收藏本站
《东北师范大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CH_3NH_3PbI_3薄膜的阻变特性与机制研究

马寒露  
【摘要】:阻变式存储器(RRAM)因其密度高、速度快等优势,成为下一代非易失性存储技术的理想选择之一,是当前的研究前沿。RRAM通常由金属/阻变层/金属的三明治结构组成,其中阻变层的材料特性是决定器件阻变性能的关键,因此对阻变材料体系的选择、设计及调控是本领域的关键课题。尽管阻变现象的微观物理机制仍未有确切定论,但普遍认为电场诱导的离子迁移是产生阻变行为的根源。近期,一些研究组发现在有机-无机杂化钙钛矿材料(CH3 NH3PbX3,X=I,Br,Cl…)内部也存在离子迁移现象,适于发展RRAM器件。尤其是,钙钛矿材料具有优异的光电特性,为在RRAM器件中整合独特的光电功能、提升存储维度提供了可能。本论文以杂化钙钛矿薄膜CH_3NH_3PbI_3作为阻变层,针对其阻变特性的调控及阻变机制的探究等方面开展了研究工作,主要研究内容如下:1.CH_3NH_3PbI_3基RRAM器件阻变行为的调控。(i)通过在空气和氮气两种不同气氛下制备出晶粒尺寸和缺陷状态不同的钙钛矿薄膜,得到了阻变行为不同的通道型和界面型RRAM器件,并且在氮气环境制备的器件中首次观察到了界面机制主导的负微分电阻效应;(ii)采用化学活性不同的电极(Ag、Al、Au)构筑Metal/CH_3NH_3PbI_3/FTO结构的器件,实现了导电通道类型的调控,在活性金属Ag构筑的器件中获得了Ag导电通道,并通过调节限制电流改变导电通道有效尺寸获得了易失与非易失性共存的阻变特性;在Al、Au两种电极构筑的器件中得到了碘空位通道,并针对碘空位通道随机形成导致阻变参数波动大这一问题,利用光辐照作用降低了形成电压,从而有效降低导电通道形成的随机性,增加了器件的开关比和循环寿命,得到阻变参数均一的器件。2.CH_3NH_3PbI_3基RRAM器件的界面调控及负微分电阻行为的机制探究。使用氮气环境下制备的钙钛矿薄膜,构筑了Au/CH_3NH_3PbI_3/FTO结构的RRAM器件;利用钙钛矿材料的表面化学分解特性,通过空气暴露方法,实现了表面缺陷态浓度的调控;光电子能谱、开尔文探针、阻变特性等多种表征手段的测试表明:随着空气暴露时间的延长,施主型缺陷(碘空位)浓度增加,表面功函数提升,阻变行为出现了【无阻变→双极阻变→负微分电阻】的演变过程。复阻抗阻抗测试等电学分析表明:Au/CH_3NH_3PbI_3界面缺陷态对电子的捕获与释放是产生负微分电阻效应的内在原因。据此,我们提出了一种CH_3NH_3PbI_3薄膜表面和体内共同作用的电荷捕获型阻变机制。3.CH_3NH_3PbI_3基RRAM器件循环寿命及失效机制研究。对器件失效机制的探求有助于解决钙钛矿RRAM器件耐受性较差的难题。我们在空气环境下构筑了导电通道型Al/CH_3NH_3PbI_3/FTO的器件,利用碘空位通道的变化来探究器件的失效机制。通过对循环过程中负向开启的阻变行为进行探究,得出内部缺陷密度的增加是导致器件失效的根本原因;进一步定量计算了薄膜内部的缺陷密度、阻变厚度及薄膜内部的温度分布情况,结果表明:器件失效源于(1)碘离子缺失和(2)热效应诱导的缺陷增值。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O484;TP333

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 迎九;;发展3D NAND闪存的意义[J];电子产品世界;2017年Z1期
2 马寒露;王中强;徐海阳;张磊;赵晓宁;韩曼舒;马剑钢;刘益春;;Coexistence of unipolar and bipolar modes in Ag/ZnO/Pt resistive switching memory with oxygen-vacancy and metal-Ag filaments[J];Chinese Physics B;2016年12期
3 郭旭东;牛广达;王立铎;;高效率钙钛矿型太阳能电池的化学稳定性及其研究进展[J];化学学报;2015年03期
4 张烨;姚志博;林仕伟;李建保;林红;;钙钛矿太阳能电池:器件设计和I-V滞回现象[J];化学学报;2015年03期
5 刘成;沈璐颖;徐郑羽;王冉;赵高超;史高杨;代晓艳;史成武;;钙钛矿太阳电池的研究进展[J];化工进展;2014年12期
6 沈建苗;;存储器大战——RRAM对决3D NAND闪存[J];微电脑世界;2013年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘晓昱;氧基阻变存储器阻变机理和耐久性失效研究[D];山东大学;2013年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邝海;;钙钛矿太阳电池发展现状及趋势研究[J];电源技术;2017年11期
2 郭文明;钟敏;;钙钛矿型太阳能电池制备工艺及稳定性研究进展[J];无机化学学报;2017年07期
3 王莹;;车用存储器市场分析[J];电子产品世界;2017年04期
4 朱丽;陈萨如拉;杨洋;孙勇;张吉强;李建;;太阳能光伏电池冷却散热技术研究进展[J];化工进展;2017年01期
5 刘炳光;李建生;刘希东;卢俊锋;田茂;;钙钛矿太阳电池光吸收层纳米材料研究进展[J];无机盐工业;2016年12期
6 张智涛;张晔;李一明;彭慧胜;;新型纤维状能源器件的发展和思考[J];高分子学报;2016年10期
7 刘雪朋;孔凡太;陈汪超;于婷;郭福领;陈健;戴松元;;有机空穴传输材料在钙钛矿太阳电池中的应用[J];物理化学学报;2016年06期
8 吴亚美;杨瑞霞;田汉民;陈帅;;Photoelectric characteristics of CH_3NH_3PbI_3/p-Si heterojunction[J];Journal of Semiconductors;2016年05期
9 李新利;李丽华;马战红;黄金亮;任凤章;;室温下快速合成均质大颗粒有机-无机杂化钙钛矿薄膜[J];人工晶体学报;2016年05期
10 刘娇;李仁志;董献堆;;钙钛矿型太阳电池研究进展[J];应用化学;2016年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 高毓林;新型阻变存储器测试激励信号分析与产生[D];山东大学;2016年
2 全晓彤;MOCVD法制备氧化铝薄膜及其阻变特性[D];大连理工大学;2015年
3 陈长军;基于氧化钛基阻变存储器耐受性的研究以及优化[D];天津理工大学;2015年
4 陈然;基于氧化硅材料阻变存储器的构建及阻变机制的研究[D];天津理工大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 郭祚荣;;2016年全球DRAM市场与趋势分析[J];电子产品世界;2016年08期
2 邢雁宁;;中国半导体存储器市场前景[J];电子产品世界;2016年07期
3 王金旺;;Micron:新闪存和高速解决方案助数据中心进一步提速[J];电子产品世界;2016年06期
4 叶钟灵;;移动产品牵引移动存储器[J];电子产品世界;2014年10期
5 魏静;赵清;李恒;施成龙;田建军;曹国忠;俞大鹏;;钙钛矿太阳能电池:光伏领域的新希望[J];中国科学:技术科学;2014年08期
6 张玮皓;彭晓晨;冯晓东;;钙钛矿太阳能电池的研究进展[J];电子元件与材料;2014年08期
7 王莹;;武汉新芯:定位存储器制造,两年后或推3DNAND[J];电子产品世界;2014年01期
8 杨志胜;杨立功;吴刚;汪茫;陈红征;;基于有机/无机杂化钙钛矿有序结构的异质结及其光伏性能的研究[J];化学学报;2011年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王庄林;;薄膜科技:人类未来的“生活之钥”[J];发明与创新(综合版);2009年01期
2 沈万良;;聚脂薄膜绘图性能及其成图方法[J];吉林地质;1983年02期
3 黄吕权,李晓芹,高维亚;超硬薄膜性能试验研究[J];重型机械;1996年03期
4 张雅娟;;常见柔性基底薄膜性能探讨[J];河南科技;2012年06期
5 叶超,宁兆元,程珊华,康健;微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法沉积氟化非晶碳薄膜的研究[J];物理学报;2001年04期
6 林理彬 ,田景文 ,熊文树 ,唐方元 ,林茂清 ,陈伯英;硅—三氧化二铝界面的辐射效应[J];四川大学学报(自然科学版);1983年02期
7 李瑞珉;杜磊;庄奕琪;包军林;;MOSFET辐照诱生界面陷阱形成过程的1/f噪声研究[J];物理学报;2007年06期
8 杨永安;刘瑞明;舒康云;张鹏翔;;LaCaSrMnO_3薄膜性能的实验研究[J];楚雄师范学院学报;2009年03期
9 林彰达,周佩珍,陈芸琪,邓恢国,齐上雪,王昌衡,谢侃;界面态对半导体太阳能光电极性能的影响[J];物理学报;1982年09期
10 王金顺;李海蓉;彭应全;向东旭;;ITO/Rubrene表面及界面的AFM和XPS研究[J];发光学报;2014年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;论文展示 七、薄膜与厚膜制备技术与科学[A];第十四届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2006年
2 丁雷;王乐;滕蛟;于广华;;退火对Ta/AlO_x/NiFe/AlO_x/Ta超薄薄膜性能影响的研究[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
3 文峰;黄楠;孙鸿;刘艳文;;直流磁过滤弧源沉积合成不同N分压下的C:N薄膜性能研究[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年
4 夏慧;;薄膜与贵金属靶材[A];TFC’03全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2003年
5 吴艳萍;冷永祥;黄楠;白彬;张鹏程;;基体偏压对CrN_x薄膜性能影响研究[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
6 王锦标;杜一帅;杨苹;黄楠;;退火对于氧化钛薄膜表面化学态和表面能的影响[A];2010中国·重庆第七届表面工程技术学术论坛暨展览会论文集[C];2010年
7 杨小飞;方亮;殷波;;退火处理对溶胶-凝胶法制备AZO薄膜性能的影响[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年
8 彭香艺;刘伟;吴琼;蔡瑜琨;莫晓亮;陈国荣;;喷雾热解法制备CuInS_2薄膜[A];第八届华东三省一市真空学术交流会论文集[C];2013年
9 曹丽冉;陈新亮;薛俊明;张德坤;孙建;赵颖;耿新华;;氧分压对低温制备In_2O_3:Sn薄膜性能的影响[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集:迎接光伏发电新时代[C];2008年
10 许生;颜远全;;ITO薄膜性能及制成技术的发展[A];TFC’03全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 本报记者 齐芳;“黄金薄膜”在我国上天入地[N];光明日报;2011年
2 符朝贵 王德成;原料的输送和干燥对薄膜生产的影响[N];中国包装报;2005年
3 旺仁;一公司开发出薄膜挤压新技术[N];中国包装报;2000年
4 冯树铭;江苏中达集团大力开发PET薄膜新品初见成效[N];中国包装报;2006年
5 陈昌杰;功能性薄膜的特点及应用[N];中国包装报;2007年
6 蒋维;流延聚丙烯薄膜的质量控制分析[N];中国包装报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 马寒露;CH_3NH_3PbI_3薄膜的阻变特性与机制研究[D];东北师范大学;2017年
2 郝常山;磁控溅射ZnO:Al(H)薄膜中的缺陷对电学性能和光学性能的影响机制研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 孙智勇;层状无机超分子材料取向薄膜的组装及性能研究[D];北京化工大学;2012年
4 李发明;CH_3NH_3PbI_3薄膜的制备及钙钛矿太阳电池的光伏性能研究[D];南京大学;2016年
5 陈鹏;CH_3NH_3PbI_3成膜行为调控及对钙钛矿太阳能电池性能影响机制研究[D];东北师范大学;2016年
6 王方方;钙钛矿CH_3NH_3PbI_3的结晶和性能研究[D];中国科学技术大学;2017年
7 王佃刚;脉冲激光沉积羟基磷灰石/生物玻璃复合薄膜的研究[D];山东大学;2009年
8 徐任信;压电陶瓷/聚合物复合材料薄膜的极化与性能研究[D];武汉理工大学;2005年
9 李汝冠;低损耗BZN/BST介电薄膜及微波变容管技术研究[D];电子科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚伟;粉末涂覆法制备铜铟镓硒薄膜[D];内蒙古大学;2015年
2 高凤全;TiO_2薄膜的制备、改性及其光催化性能研究[D];南京理工大学;2015年
3 赵骑;柔性透光自清洁薄膜的制备及性能研究[D];兰州大学;2015年
4 卢鑫;SrMnO_3薄膜的制备及物性研究[D];苏州大学;2015年
5 吴冷西;Ni-Ti-Hf高温形状记忆合金薄膜的制备与表征[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 王苗;基于稳定固溶体团簇模型的无扩散阻挡层Cu-Ni-M三元薄膜[D];大连理工大学;2015年
7 邵茜;扩散工艺制备TiNi薄膜和Ti/Ni扩散偶及Ti-Ni系互扩散行为的研究[D];上海交通大学;2015年
8 陈红丽;铜锌锡硫硒薄膜的硒化工艺及其光电性能研究[D];河南大学;2015年
9 韩皓;共溅射法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜相组成及微观组织结构优化[D];北京有色金属研究总院;2016年
10 张玉蕾;NBT基无铅薄膜的压电和储能性能[D];哈尔滨工业大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026