鐵酸鉍薄膜之電阻轉換效應

王之賢(Chih-Hsien Wang)

指導教授 ： 吳振名

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2009年)

摘要

RRAM因具有結構簡單、元件小、可高速讀取等優點，且可做非破壞性讀取，不斷有新的研究提出。RRAM是利用脈衝電壓使薄膜改變電阻值，但其機制尚未確認，目前最廣為接受的機制為燈絲理論。
本論文以鐵酸鉍做為RRAM中絕緣層材料，做成Pt/BFO/Pt結構。經過Bipolar量測，發現鐵酸鉍並無Bipolar性質。在unipolar量測中，配合不同厚度、不同退火溫度的薄膜，發現薄膜結晶狀態會影響unipolar性質的穩定性，晶粒大小、方向分布越均勻，unipolar性質即越穩定。接著探討鐵電薄膜中鐵電極性和量測電壓相對關係的影響，並配合介電量測推測薄膜極化狀態，發現當鐵電極性和量測電壓反向時，薄膜內部載子分布會受極性影響，使得高阻態電流值較穩定。對原始阻態、高阻態、低阻態做電流curve fitting，發現根據傳導機制推測所得的薄膜內部狀況和燈絲理論符合，高阻態時斷裂的燈絲形成trap，為Poole-Frenkel emission主導，低阻態燈絲Ohmic傳導，其溫度趨勢符合燈絲理論中，燈絲受能量而斷裂的推測。對薄膜做介電量測，除了推測薄膜極化狀態，也發現低阻態為單純的電阻性質，高阻態雖為電容性質，但因殘留燈絲的存在，tan δ較高。

關鍵字

鐵酸鉍 ； 電阻轉換 ； 燈絲理論 ； RRAM

參考文獻

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