Bi2Te3二维材料的阻变式存储器性能研究

摘要

在半导体技术更新换代如此迅猛的当今社会，对于非易失性存储器，我们不仅仅是需求越来越多，甚至对它的性质与效用的要求同样越来越高，如：密度较为密集、速度较为快、灵活性较高、功耗较低、成本低廉、结构简单等。当下，运用较多的非易失性存储器因为本身构造的限制，在存储器集成度不断提高的同时，电荷保持性能大幅下降，器件功耗偏高，已难以达到业界的更高要求，正面临严峻考验。因此，研究就出性能更加优越的新型非易失性存储器具有十分重要的意义。目前，关注度极高的新型非易失性存储器有以下几种：（1）磁阻存储器；（2）铁电存储器；（3）相变存储器；（4）阻变式存储器，前几者因为其自身缺点，还无法广泛运用在半导体技术产业当中去。
　　不同的是，阻变式存储器（RRAM）结构简单、集成潜力大、拥有较高的保持性与较快的读写速度、并且操作电压低，已然成为当下研究中新型非易失性存储器里面的潜力股与佼佼者，深受业界关注。在然界中，很多材料都被证实具有阻变特性，将其主要分为以下几类：（1）二元金属氧化物，如：NaO，Fe2O3， GO等；（2）三元钙钛矿型氧化物，如：BiFeO3；（3）金属有机框架MOF材料；（4）蛋白质等各种各样的氧化物以及绝缘材料。本论文研究的Bi2Te3具有三维强拓扑绝缘体结构，它拥有简单的表面状态结构以及特殊带隙。
　　本论文对 Bi2Te3材料阻变式存储器的性能改善做了系列工作。首先，从Bi2Te3纳米片准备方法入手，阐述了化学气相沉积法（CVD）制备Bi2Te3材料的工艺过程分析生长条件对其制备器件的性能的影响。此篇论文主要采纳溶剂热合成的方法，也就是俗称的水热法，准备Bi2Te3纳米片阻变介质材料。得出在准备Bi2Te3纳米片过程中，NaOH浓度不同，存储器阻变特性不一的结论，其中以NaOH浓度8mol/L最佳。其次，在将Bi2Te3材料制备成器件的过程中，发现制备器件手段不同，器件所展示的阻变特性也会有所区别，最终确定抽滤转移的制备方法能够较好的展示器件的阻变特性。紧接着，我们对Bi2Te3材料进行掺杂氧化石墨烯（GO），发现阻变性能有所提高，对器件施加应力也不会改变其阻变特性，然后分析了Bi2Te3材料阻变式存储器的导电机理。最后，对本文系列实验工作总结，对阻变式存储器做出展望。

目录

声明

第1章绪论

1.1 引言

1.2 阻变式存储器简介

1.3 阻变式存储器的工作机制

1.4 Bi2Te3材料的研究进展

1.5本文的选题及主要内容

第2章Bi2Te3纳米片材料的制备

2.1 引言

2.2 制备方法

2.3 结果与分析

2.4 小结

第3章浸渍提拉法、溶液滴落法以及旋涂法制备Bi2Te3二维材料的阻变式存储器

3.1 引言

3.2 浸渍提拉法制备阻变式存储器

3.3 溶液滴落法制备阻变式存储器

3.4 旋涂法制备阻变式存储器

3.5 小结

第4章抽滤转移方法制备Bi2Te3二维材料的阻变式存储器

4.1 引言

4.2 抽滤转移法制备阻变式存储器

4.3 基于抽滤转移法制备阻变式存储器的阻变特性测试

4.4 小结

第5章Bi2Te3/GO复合纳米材料的制备及其阻变特性研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3结果与分析

5.4 工作机制分析

5.5 小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间发表的论文