Бистабильное электрическое переключение в структурах на основе оксидов ванадия

• Автор: Путролайнен, Вадим Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Литературный обзор

1.1. Свойства оксидов переходных металлов

1.1.1. Особенности электронного строения

1.1.2. Оксиды ванадия

1.1.3. Электроформовка и эффект переключения

1.2. Модификация свойств оксидов переходных металлов

1.3. Неорганические резисты в литографии

1.4. Резистивная память на основе оксидов переходных металлов

1.5. Выводы из литературного обзора. Постановка задачи
2. Методика экспериментальных исследований
2.1. Методика получения образцов
2.1.1. Методика получения аморфных пленок У2Оз термическим и лазерным распылением
2.1.2. Создание структур методом анодно - катодной поляризации
2.2. Аппаратура для фотонной и корпускулярной модификации
2.3. Измерительные методики
3. Электрические свойства структур на основе окидов ванадия
3.1. Электрические свойства У-НхУ02-Аи структур полученных методом анодно-катодной поляризации
3.2. Электрические свойства структур на аморфного основе оксида ванадия
4. Электрические свойства многослойных оксидных структур
4.1. Исследование электрических свойств структур 81-8Ю2-У205-Аи
4.2. Моделирование электрических свойств структуры
4.2.1. Формовка структуры
4.2.2. Переход из низкоомного в высокооимное состояние
4.2.3. Переход из высокоомного в низкоомное состояние

5. Модификация и селективное травление тонких пленок аморфного У205
5.1. Модификация аморфного У205 под действием ультрафиолетового облучения низкой интенсивности
5.2. Лазерная и электронная модификация свойств аморфного У205
5.3. Создание структур с эффектом переключения на основе диоксида ванадия
Заключение и выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы:
Под термином бистабильное переключение (или переключение с памятью) обычно понимают значительное и обратимое изменение величины проводимости полупроводников или изоляторов под действием электрического поля, сохраняющееся при отключении напряжения. Исследование подобного переключения интересно с научной точки зрения, так как дает информацию о взаимосвязи электронных и ионных процессов в твердых телах. Кроме того, в последнее время резко возрос интерес к явлениям, которые могут лечь в основу «универсальной» компьютерной памяти. Под «универсальной» памятью подразумевается устройство, позволяющее выполнять функции как оперативного, так и долговременного, энергонезависимого хранения информации. Бистабильное переключение рассматривается как одно из самых перспективных направлений для разработки подобной памяти.
Эффекты переключения наблюдаются в тонких пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников, аморфного кремния, полупроводниковых полимеров. Однако, наиболее ярко электрические неустойчивости различного типа (электроформовка, пороговое переключение, эффекты памяти) проявляются в целом ряде оксидов переходных металлов (ОПМ) [1-6]. Бистабильное переключение и управляемое током или напряжением отрицательное дифференциальное сопротивление было обнаружено, в частности, в таких оксидах как N6205 [3,4], Та205 [5], ТЮ2[6], N10 [7-9] и др.
Оксиды переходных металлов обладают рядом интересных физических явлений: высокотемпературная сверхпроводимость, фазовый переход
металл-полупроводник (ФПМП), электрохромный эффект, колоссальное магнетосопротивление и т. д. Одним из перспективных материалов для микроэлектронных, электрохимических и оптоэлектронных устройств

В оксидах полупроводников р-типа кислородные вакансии представляют собой акцепторные центры. Поэтому, сокращение кислородных вакансий на поверхности после отжига может вызвать сужение обедненного слоя в РСМО, и привести к уменьшению сопротивления контакта.

(Ь) 10°
ю‘2

£ 10*
о „„

г . SRO/Nb:STO (п) ,
: As-prepared

г \Ч (Г :
: / 1 ß Annealed in С>2
| н
L П iLL-л 1 а 1 L ж

p-type: High resistance n-type: Low resistance
Low resistance High resistance
-2-101234 Voltage (V)
Рис 1.6 а)ВАХ Ti/PCMO/SRO и b)SRO/Nb:STO/Ag структур до и после окисления. c-d) Схематическое изменение концентрации кислородных вакансий в приповерхностной области резистивного элемента памяти [2].
С другой стороны, в полупроводниковом оксиде n-типа кислородная вакансия действует как донорный центр, сокращение числа кислородных вакансий ведет к расширению обедненного слоя в Nb:STO, приводя к увеличению сопротивления контакта. Почти полное окисление слоев РСМО