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研究生:呂明榮
研究生(外文):Ming-rong Lyu
論文名稱:以磁控濺鍍法成長Al/MgO/ITO薄膜元件結構之電阻切換性質研究
論文名稱(外文):The study of resistive switching properties of Al/MgO/ITO thin film device structure grown using the magnetron sputtering method
指導教授:胡裕民胡裕民引用關係
指導教授(外文):Yu-min Hu
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄大學
系所名稱:應用物理學系碩士班
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:氧化鎂薄膜電阻式記憶體電阻切換磁控濺鍍法
外文關鍵詞:MgO filmRRAMresistance switching behaviourmagnetron sputtering
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本論文研製之利用射頻磁控濺鍍法沉積氧化鎂(MgO)薄膜於ITO glass基板,之後再MgO薄膜上蒸鍍鋁電極形成金屬/氧化層/金屬(MIM)結構。其對電性、物性作分析。藉由不同氣體濃度、樣品退火後的改變,探討出濺鍍參數對氧化物薄膜的電阻切換特性影響。
在室溫下以不同氣體製程沉積Al / MgO / ITO glass薄膜元件,不論退火前後,皆可量測出非極性電阻切換特性。由氧離子氧化還原反應的過程形成絲狀通路來造成非極性電阻切換特性。在電阻切換特性中,室溫下氧化鎂薄膜有非初始形成過程,退火後有初始形成過程,影響電阻值穩定度和set電壓跳動範圍。
The MgO films were grown on indium tin oxide (ITO) glass substrates by rf magnetron sputtering method using a ceramic MgO target. The top electrode of aluminum (Al) was deposited on the MgO layer to form a metal/insulator/metal (MIM) structure. Through different gas concentrations and annealing conditions, we investigated the influence of deposition parameters on resistive switching characteristics of the oxide films.
The Al/MgO/ITO glass device was deposited at room temperature (RT) and under various gas ambiences. Nonpolar resistive switching characteristics of the MIM device can be observed, whether it was post-annealed or not. In the process of reduction and oxidation, oxygen ions formed a highly conductive filament, resulting in the nonpolar resistive characteristics. In resistive switching, the MgO films grown at RT did not have the initial forming process, but, after post-annealing, they had the initial forming process, which will affect the stability of resistance values as well as the fluctuation range of the values of set voltages.
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 各種記憶體介紹
1.2.1 鐵電記憶體
1.2.2 相變式記憶體
1.2.3 磁阻式記憶體
1.2.4 電阻式記憶體
1.3 電阻切換效應
1.3.1 電阻切換特性
1.4 電阻切換理論
1.4.1 單極性電阻切換
1.4.2 雙極性電阻切換
1.4.3 非極性電阻切換
1.5 研究動機與目的
第二章 材料製作與分析方式
2.1 材料備製方法
2.1.1 薄膜沉積原理
2.1.2 磁控濺鍍原理
2.1.3 退火熱處理原理
2.1.4 超高真空磁控濺鍍系統
2.1.5 化學氣相沉積系統
2.2 材料檢測與分析
2.2.1 X光繞射儀
2.2.2 熱場發射掃瞄式電子顯微鏡
2.2.3 原子力顯微鏡
2.2.4 X光光電子能譜儀
2.2.5 薄膜電性量測
第三章 結果與討論
3.1 以不同氣體沉積對於MgO薄膜的影響
3.1.1 研究說明
3.1.2 實驗流程
3.1.3 未退火MgO薄膜之結果
3.2 不同氣體沉積對於MgO薄膜退火後的影響
3.2.1 研究說明
3.2.2 實驗流程
3.2.3 退火後MgO薄膜之結果
第四章 結論
參考文獻
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