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我们利用磁控溅射手段制备了多种金属/氧化物/金属三明治结构,研究了氧化物和电极之间界面结构对于电致电阻效应的影响。
在前两章中,我们介绍了电致电阻效应的研究历史和研究现状,并介绍了本章所用到的实验方法,包括薄膜制备、样品微结构的表征以及电学测量手段。
在第三章中,我们研究了TE/Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)/Pt结构的电致电阻效应,我们发现在Ag/Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)/Pt结构的EPIR测试中,样品需要足够大的激励脉冲电压幅值才能够使样品翻转高低电阻比达到最大。通过改变Au/Ta/Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)/Pt结构中Ta插层的厚度,我们利用透射电子显微镜探测到了Ta/PCMO界面处出现了一层TaOx非晶层,非晶层的厚度随着Ta插层的厚度变化而变化。同时,我们在Au/Ta/Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)/Pt结构的电致电阻效应中发现了负微分电阻现象(NDR),NDR峰值电压随着Ta插层的厚度增加而减小,set电压随着Ta插层的厚度的增加而增加。这种电学性质随着Ta插层厚度变化的现象可以用界面处TaOx非晶层的电化学反应来解释,而改变界面插层厚度可以成为优化电致电阻器件参数的一种有效方法。
在第四章之中,我们研究了A/TO/TiO2/ITO结构中不同界面影响的电致电阻效应。我们分别把顶电极界面附近的TiO2和底电极附近的TiO2在稀薄的氧气氛中退火,但在高分辨透射电镜中并没有观察到样品的微结构有明显的变化。从未被:forming的样品的小偏压下Ⅰ-Ⅴ曲线可以看出,在对顶电极界面附近的TiO2退火可以降低顶电极界面上的肖特基势垒,使之形成欧姆接触;而在顶电极存在肖特基势垒的样品中,我们观察到了从高电阻状态到低电阻状态二次跳变的过程,且其set电压比顶电极欧姆接触的样品要大。块体中导电通道形成和顶电极肖特基势垒失效的不一致性可以解释这种现象。
在第五章中,我们通过低频1/f噪声测试的方法研究了Au/SrTiO3/Au三明治结构的电致电阻效应。我们在Au/SrTiO3/Au三明治结构中观察到了电致电阻翻转效应,并且当样品分别处于高电阻和低电阻状态的时候,我们观察到了电阻弛豫现象。我们分别通过测试电致电阻翻转过程中顶电极界面,底电极界面,块体电阻的变化,得出了电致电阻翻转发生在底电极界面的结论。1/f低频噪声测试表明,当样品处于高电阻状态的时候,底电极界面上存在的氧空位比样品处在低电阻状态的时候要多,电阻的弛豫过程中,氧空位的浓度会发生改变。
在最后一章,我们对全文进行了总结并对未来的研究做了展望。