氧化物阻变存储器材料中电阻转变与电场对磁性的调控

摘要

阻变存储器是近十多年来备受关注的一种新型非易失性存储器，作为新一代非易失性存储器的候选者，它所表现出来的存储潜力远远超过其他几种存储器。电场调控磁性的研究在信息存储方面有至关重要的作用，电场调控磁性可以实现对信息的高速低功耗写入。器件多功能化正变得受人关注，同时引领着多种物理机制耦合作用的研究，阻变存储器跟磁性的耦合是一个典型的例子，利用电阻转变行为实现电场对磁性的调控，将电阻转变和磁性转变集中在一个器件中，可以实现信息的多态存储。
　　本论文得到如下结论:
　　1、Ag/SrTiO3/Pt阻变存储器件，测量器件的电阻转变特性及电场调控磁性，器件有明显的双极转变特性及随着电阻转变磁性是发生变化的，电阻的转变是因为银原子发生氧化还原反应导致银导电细丝的形成和断开，磁性的转变是随电阻转变过程薄膜材料中氧空位浓度发生变化引起。
　　2、Ag/CeO2/Nb∶SrTiO3/Ag和Ag/Sm2O3/Nb∶SrTiO3/Ag阻变存储器件，测量两个器件的电阻转变特性及电场调控磁性，器件有明显的双极电阻转变特性及随着电阻转变磁性是发生变化的，其中电阻的转变特性是源于注入电子的束缚和退束缚过程对肖特基势垒的调制作用，磁性的转变是随电阻转变过程薄膜材料中氧空位浓度发生变化引起。
　　3、Ta/Ta2O5/Pt测量器件，测量器件的电阻转变特性及电场调控磁性，电阻转变存在多级转变，并且还观察到器件随着电阻转变磁性是发生变化的。电阻的多级转变是因为Ta2O5转变到较高导电率的还原态TaG2及氧空位导电细丝的形成，然而磁性的转变是发生在电阻转变过程中氧空位浓度的变化引起的。
　　4、电场对Sm2O3/MgO和Nd2O3/MgO结构的磁性的调控，在不同的溅射条件下，电场对其磁性的调控有所不同。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 阻变存储器的基础和研究进展

1．2．1 阻变存储器的基础

1．2．2 阻变存储器的研究进展

1．3 d0铁磁性的产生和研究现状

1．4 电场调控磁性的研究现状

1．4．1 电场对多铁性材料磁性的调控

1．4．2 电场对磁各向异性能调控

1．4．3 RRAM中电场调控磁性

1．4．4 RRAM中电场调控d0铁磁性

1．5 课题的选取及研究意义

第二章 实验方法

2．1 薄膜样品的制备技术

2．1．1 磁控溅射镀膜技术

2．1．2 激光脉冲沉积技术

2．2 薄膜样品表征技术

2．2．1 X射线衍射仪

2．2．2 扫描电子显微镜

2．3 样品测量方法

2．3．1 多功能振动样品磁强计系统VersaLab

2．3．2 RRAM测量系统

第三章 Ag/SrTiO3/Pt器件的电阻转变与电场对磁性调控

3．1 引言

3．2 样品的制备及测量方法

3．3 器件电阻转变特性和电阻转变机理的研究

3．3．1 器件的电阻转变特性研究

3．3．2 器件的电阻转变机理研究

3．4 器件磁性和电控磁转变机理的研究

3．5 本章小结

第四章 Ag/CeO2/Nb：SrTiO3/Ag和Ag/Sm2O3/Nb：SrTiO3/Ag器件中电阻转变与电场对磁性的调控

4．1 引言

4．2 样品的制备及测量方法

4．2．1 Ag/CeO2/Nb：SrTiO3/Ag器件的制备

4．2．2 Ag/Sm2O3/Nb：SrTiO3／Ag器件的制备

4．2．3 器件的实验测量方法

4．3 器件电阻转变特性和室温铁磁性的研究

4．3．1 器件电阻转变特性的研究

4．3．2 薄膜室温铁磁性的研究

4．4 电场对器件磁性的调控

4．4．1 电场对 Ag/CeO2/Nb：SrTiO3/Ag器件磁性的调控

4．4．2 电场Ag/Sm2O3/Nb：SrTiO3／Ag器件对磁性的调控

4．5 本章小结

第五章 Ta／Ta2O5/Pt器件电阻转变与电场对磁性的调控

5．1 引言

5．2 样品的制备及测量方法

5．3 器件电阻转变特性和电阻转变机理的研究

5．3．1 器件的电阻转变特性研究

5．3．2 器件的电阻转变机理研究

5．4 器件磁性和电控磁转变机理的研究

5．5 本章小结

第六章 电场调控Sm2O3/MgO和Nd2O3/MgO的磁性

6．1 引言

6．2 薄膜样品制备及测量方法

6．2．1 Sm2O3/MgO制备

6．2．2 Nd2O3/MgO制备

6．3 电场调控Sm2O3/MgO和Nd2O3/MgO磁性的研究

6．3．1 电场调控Sm2O3/MgO磁性

6．3．2 电场调控Nd2O3/MgO磁性

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文