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BN基薄膜的电致阻变效应及其对磁性的调控(英文)

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材料导报 2024年

作者：范欢石亚娜李佳乐赵娟娟李小丽磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室山西师范大学化学与材料科学学院山西师范大学材料科学研究院

本文采用磁控溅射方法制备了以铜、钴、金作为顶电极，铂作为底电极的纳米结构氮化硼（BN）和氮化硼-钴（BN–Co）薄膜，研究了BN和BN–Co样品的电致阻变性质。结果表明，所有样品均表现双极性电致阻变行为。活泼金属铜作为顶电极样品... 详细信息

本文采用磁控溅射方法制备了以铜、钴、金作为顶电极，铂作为底电极的纳米结构氮化硼（BN）和氮化硼-钴（BN–Co）薄膜，研究了BN和BN–Co样品的电致阻变性质。结果表明，所有样品均表现双极性电致阻变行为。活泼金属铜作为顶电极样品的电致阻变行为可能归因于铜导电丝的形成和熔断；其它样品的电致阻变行为可能与施加电压过程中氮离子迁移导致的氮空位缺陷的形成和湮灭有关。值得一提的是，在对BN–Co基样品施加电压的过程中，氮离子迁移引起样品电致阻变的同时也可能导致Co–N键的形成和断裂，从而在一定程度上调控了样品的饱和磁化强度。总之，本文研究了BN和BN-Co材料的电致阻变行为。和氧化物材料类似的是，氮化物的电致阻变行为可能归功于施加电压过程中介质或电极中阳离子或阴离子的运动。不仅如此，离子的迁移可能导致Co–N键的形成或断裂从而可以有效调控BN-Co材料的磁性。本文将电致阻变的介质材料拓展到氮化物，在电阻改变的同时还能调控磁性，从而可以为设计新型电控磁性器件、实现多功能性提供线索。

关键词： BN基薄膜磁控溅射电致阻变效应饱和磁化强度

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给体-受体型聚西佛碱的电致阻变效应

宁波大学学报（理工版） 2014年第3期27卷 74-78页

作者：潘亮诸跃进胡本林宁波大学理学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

在酸性环境下,利用4,4,-双(3-硝基-4-甲酰基苯基硫醚)二苯砜与4,4’-二氨基-4’’-甲基三苯胺的缩聚反应制备给体-受体型的聚西佛碱(PA).其中二苯砜单体为聚合物的电荷受体单元,而三苯胺为电荷给体单元.在电场的作用下,Pt/PA/ITO具有较... 详细信息

在酸性环境下,利用4,4,-双(3-硝基-4-甲酰基苯基硫醚)二苯砜与4,4’-二氨基-4’’-甲基三苯胺的缩聚反应制备给体-受体型的聚西佛碱(PA).其中二苯砜单体为聚合物的电荷受体单元,而三苯胺为电荷给体单元.在电场的作用下,Pt/PA/ITO具有较稳定、可重复的电致阻变效应.其物理机制是材料中给体和受体间发生了电荷转移,由初始高电阻状态的给体-受体结构转变到低电阻状态的给体+-受体-结构.

关键词：聚西佛碱电致阻变效应给体受体电荷转移

ZnO-Co基纳米材料的电致阻变和磁电阻效应

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ZnO-Co基纳米材料的电致阻变和磁电阻效应

作者：贾娟山西师范大学

学位级别：硕士

自旋忆阻器件兼具电致阻变和磁电阻效应,可以实现多个电阻态,在多态非易失性存储器和人工神经网络等技术中具有广阔的应用前景,因此,寻找一种能同时对电场和磁场响应的材料至关重要。本文设计并采用磁控溅射方法制备了以ZnO-Co和ZnO/ZnO... 详细信息

自旋忆阻器件兼具电致阻变和磁电阻效应,可以实现多个电阻态,在多态非易失性存储器和人工神经网络等技术中具有广阔的应用前景,因此,寻找一种能同时对电场和磁场响应的材料至关重要。本文设计并采用磁控溅射方法制备了以ZnO-Co和ZnO/ZnO-Co作为功能层、以Pt作为电极的自旋忆阻器件,研究了它们的电致阻变和磁电阻效应。(1)以ZnO-Co颗粒膜作为功能层的Pt/ZnO-Co/Pt器件表现出稳定的双极性电阻转变行为,并且其不需要软击穿过程,这可能是因为功能层ZnO中的Co颗粒的存在不仅可以作为导电丝形成的前驱体,而且还有助于局域电场的增强,从而在减小导电丝形成随机性的同时还可以进一步降低能耗;(2)以ZnO/ZnO-Co双层膜作为复合功能层的器件在表现出双极性电阻转变行为的同时,在高、低阻态下均具有室温磁电阻效应,因此,通过外加电场和磁场的调控,Pt/ZnO/ZnO-Co/Pt器件可以实现四个电阻态。分析表明,其电致阻变行为归因于氧离子迁移导致的氧空位的积累以及功能层中Co的贡献。高、低阻态下的磁电阻效应分别符合隧穿机制和巨磁电阻机制;(3)在上述结果的基础上,通过改变ZnO-Co层中Co的含量可以有效调制ZnO-Co的电阻,从而使得在以ZnO-Co膜作为功能层的器件中也可以同时实现电致阻变和磁电阻效应。总之,以ZnO-Co和ZnO/ZnO-Co作为功能层的器件均显示双极性阻变特性,并且在高、低阻态下均具有室温磁电阻效应。因此,通过电场和磁场的调控,我们可以在ZnO-Co基自旋忆阻器件中实现多个电阻态。该结果可以为未来采用更容易和简单的方法实现多个电阻态提供重要思路。

关键词：磁控溅射 ZnO/ZnO-Co薄膜电致阻变效应磁电阻效应

SiO2-Co基薄膜的电致阻变和磁电阻效应

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SiO2-Co基薄膜的电致阻变和磁电阻效应

作者：李燕春山西师范大学

学位级别：硕士

结合电子元件和磁性元件的自旋电子学器件已在信息存储中广泛使用,其中磁电阻效应可谓基础研究的重大发现迅速转化成实用产品的典范。与此同时,电致阻变效应也被认为是下一代非易失性存储器的候选者。在一个体系中同时实现电致阻变和磁... 详细信息

结合电子元件和磁性元件的自旋电子学器件已在信息存储中广泛使用,其中磁电阻效应可谓基础研究的重大发现迅速转化成实用产品的典范。与此同时,电致阻变效应也被认为是下一代非易失性存储器的候选者。在一个体系中同时实现电致阻变和磁电阻效应将有利于进一步提高存储密度、实现多态存储。本文设计并制备了以SiO为基的Pt/SiO-Co/Au和Pt/SiO-Co/ZnO-Co/Au样品,研究了它们的电致阻变效应及其对磁电阻和磁性的影响。(1)设计并制备了一系列具有不同SiO和Co含量的[Co(0.6 nm)/SiO(x nm)]60(x=0.4-0.7)薄膜,结果发现[Co(0.6 nm)/SiO(0.6 nm)]60薄膜具有较大的电阻和磁电阻效应。(2)以[Co(0.6 nm)/SiO(0.6 nm)]60为基,设计并制备了Pt/SiO-Co/Au样品,该样品表现双极性电致阻变行为,使体系有高、低两个阻态;在高和低两个电阻态下,样品均显示磁电阻效应,其室温磁电阻值分别为-0.49%和-0.19%。磁电阻效应的产生可能由于SiO中Co颗粒之间自旋相关隧穿效应引起的。电致阻变行为可能是与体系中Co纳米颗粒的存在以及加电过程中氧离子迁移产生的氧空位的积累有关。不仅如此,样品的饱和磁化强度在电致阻变过程中也发生了一定的变化。(3)考虑到Pt/SiO-Co/Au样品弱的室温磁电阻效应,设计并制备了具有复合功能层的Pt/SiO-Co/ZnO-Co/Au样品。该样品仍然表现双极性电致阻变行为,高低阻态时均显示磁电阻效应,其中高阻态下的室温磁电阻值得到了很大改善,达-6.7%。电致阻变也调制了样品的饱和磁化强度,其中高阻态下的饱和磁化强度较小,低阻态下的饱和磁化强度较大。总之,本文设计并制备了一系列SiO-Co基样品,研究了它们的电致阻变行为及其对磁电阻效应和磁性的影响。结果发现,样品均呈双极性电致阻变效应,在高、低电阻态下表现不同的室温磁电阻值和不同的饱和磁化强度,从而实现了多个电阻态。该研究可以为未来设计多功能非易失性存储器件提供一种新的思路。

关键词：磁控溅射 SiO2-Co薄膜 SiO2-Co/ZnO-Co薄膜电致阻变效应磁电阻效应

Pt/Ga_(2)O_(3)/Nb:SrTiO_(3)光电器件的自驱动光响应及阻变效应

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 161-169页

作者：张腾张源任达华李强余基映周金能易金桥湖北民族大学智能科学与工程学院湖北恩施445000 华芯科技(恩施)有限公司湖北恩施445000

为了构筑光传感和阻变一体化光电器件,利用脉冲激光沉积法制备兼具稳定自驱动光响应和电致阻变特性的Pt/Ga_(2)O_(3)/Nb:Sr TiO_(3)光电器件,研究了器件的光响应机制与阻变机理。在0 V偏压下,器件具有快速的紫外光响应特性(τr/τd=60 m... 详细信息

为了构筑光传感和阻变一体化光电器件,利用脉冲激光沉积法制备兼具稳定自驱动光响应和电致阻变特性的Pt/Ga_(2)O_(3)/Nb:Sr TiO_(3)光电器件,研究了器件的光响应机制与阻变机理。在0 V偏压下,器件具有快速的紫外光响应特性(τr/τd=60 ms/120 ms),峰值光响应度达13.4 mA/W(λ=250 nm)。上述自驱动光响应被归因于Pt/Ga_(2)O_(3)界面形成的Schottky结内建电场对光生载流子的高效分离作用。同时,器件呈现稳定的双极性阻变行为,高/低阻值变换比约为104,通过施加不同的脉冲电压可实现多阻态间的快速切换,且具有良好的抗疲劳和保持特性。器件的多级阻变效应主要来源于载流子注入和氧空位陷阱中心束缚/解束缚对Schottky势垒的调控作用。以上研究对于开发新型Ga_(2)O_(3)基多功能光电器件具有指导意义。

关键词：宽禁带半导体氧化镓薄膜紫外光响应电致阻变效应

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柔性铁电隧穿结构的制备和存储性能研究

柔性铁电隧穿结构的制备和存储性能研究

作者：李若楠南京大学

学位级别：硕士

铁电存储利用铁电薄膜的自发极化方向存储‘0’和‘1’两个状态,具有高密度、低功耗的优点,是非易失性存储领域长期关注的存储方案。近年来,随着薄膜制备技术的进步,铁电薄膜的质量大幅提高,已经可以在纳米厚度的薄膜中获得稳定的剩余极... 详细信息

铁电存储利用铁电薄膜的自发极化方向存储‘0’和‘1’两个状态,具有高密度、低功耗的优点,是非易失性存储领域长期关注的存储方案。近年来,随着薄膜制备技术的进步,铁电薄膜的质量大幅提高,已经可以在纳米厚度的薄膜中获得稳定的剩余极化,使得铁电隧穿存储器件成为可能。与此同时,个人便携式电子器件的流行,促使电子设备向更轻薄、可穿戴的柔性电子方向发展,低功耗的柔性存储器件具有广阔的应用前景。在此背景下,将传统的铁电隧道结与柔性有机基底结合,开发具有良好存储性能的新型柔性铁电隧穿存储器件,有望在可穿戴器件中获得重要的应用。本文利用脉冲激光沉积技术制备了Ba Ti O/SrAlO/Sr Ti O异质结构,结合湿法薄膜剥离工艺,将厚度仅为4.8 nm的Ba Ti O薄膜剥离并转移到生长了3,4-乙烯二氧噻吩聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)半导体电极的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性衬底上,系统研究了转移前后Ba Ti O薄膜的晶体结构和铁电性能,在Pt/Ba Ti O/PEDOT:PSS/PET隧穿结构中获得了铁电极化方向控制的电致阻变。主要成果如下:(1)用固相反应法烧制了复合化学配比的SrAlO陶瓷靶材,在预腐蚀处理后的Ti-O单一终止(001)Sr Ti O衬底上,成功外延了表面原子尺度平整的Ba Ti O/SrAlO异质结构。X射线衍射结果表明Ba Ti O与SrAlO薄膜均结晶良好。(2)借助水溶性SrAlO牺牲层,利用薄膜剥离工艺,成功将厚度仅为4.8 nm的外延Ba Ti O薄膜剥离并转移至生长了PEDOT:PSS电极的PET柔性衬底上。转移后的Ba Ti O薄膜保持单晶结构,在不同弯折状态下始终保持良好的铁电性能,发现Ba Ti O薄膜的矫顽电压随曲率的增加而减小。(3)利用导电原子力探针Pt为顶电极测试了Pt/Ba Ti O/PEDOT:PSS/PET隧穿结构的I-V特性,观察到明显的隧穿电致阻变效应,开关比约为10。用X射线光电子能谱测量了该隧穿结构的势垒高度,发现Ba Ti O极化方向指向PEDOT:PSS电极时平均势垒高度更低,对应低阻态,极化方向指向Pt电极时平均势垒高度更高,对应高阻态。

关键词：铁电隧穿结构自由钙钛矿薄膜电致阻变效应能带结构