以有機金屬化學氣相沈積製備的二氧化鈦薄膜之電阻轉換特性研究

Resistance switching characteristics of TiO2 films deposited by MOCVD

張櫻靖(Ying-Ching Chang)

指導教授 ： 吳泰伯

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2007.00107

摘要

在白金底電極以金屬化學氣相沈積(MOCVD)製備的二氧化鈦薄膜呈現出良好的電阻轉換特性，因此可應用於非揮發性記憶體(NVM)的研究。此金屬-絕緣體-金屬(MIM)結構的上下電極皆使用白金，形成對稱電極。接著將薄膜以氮、氧氣氛作熱處理(rapid thermal Annealing,RTA)，以研究其二氧化鈦薄膜的結構及成分對電性影響。另外，由於白金具有較佳的捕捉氧能力，有助於此電阻轉換機制的討論，因此在二氧化鈦薄膜中鍍製白金氧薄層，期望藉由高溫退火後，檢視其還原成的白金粒子對電性的影響。由電性量測的結果，高低阻態的穩定性與結晶性及氧化膜的計量比、氧化程度極相關。此結果也能輔助說明此過渡金屬氧化物(trasition metal oxides)的電阻轉換機制，當薄膜內含有一定程度的氧空缺和較純相的結晶，將具有穩定的電阻轉換表現。

關鍵字

二氧化鈦 ； 金屬化學氣相沈積 ； 電阻 ； 轉換 ； 氧氣 ； 燈絲

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Abstract
The TiO2 films for non-volatile memory applications were prepared on Pt bottom electrode by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. The Pt top and bottom electrodes were made in symmetric metal-insulator-metal (MIM) structure. In order to investigate the relationships between TiO2 film structures and resistance switching behaviors, various temperatures of rapid thermal annealing under O2 and N2 atmosphere were performed. Additionally, according to the good characteristic of oxygen capture of Pt, the TiO2 films embedded with PtO thin layer was performed. The stability of high-resistance state (HRS) and low-resistance state (LRS) was dependent on the crystallinity and film composition of the TiO2 films. The results suggest that the electrical - induced resistance switching was dependent on the crystalline phases and oxygen vacancies in the TiO2 films, which affect the formation of filamentary path previously reported in binary transition metal oxide thin films exhibiting resistance switching characteristics.

並列關鍵字

TiO2 ； MOCVD ； resistance ； switching ； oxygen ； filament

參考文獻

Chapter 6. Reference

[3] B. J. Choi, D. S. Jeong, and S. K. Kim, J. Appl. Phys. 98, 033715 (2005).

[4] Christina Rohde, Byung Joon Choi, Doo Seok Jeong, Seol Choi, Jin-Shi Zhao, and Cheol Seong Hwang, Appl. Phys. Lett. 86, 262907 (2005).

[5] Byung Joon Choi, Seol Choi, Kyung Min Kim, Yong Cheol Shin, and Cheol Seong Hwang, Appl. Phys. Lett. 89, 012906 (2006).

[7] Masayuki Fujimoto and Hiroshi Koyama, Appl. Phys. Lett. 89, 223509 (2006).