氧化鋅薄膜之雙極性電阻轉換特性研究

Bipolar Resistive Switching Characteristics of ZnO Thin Films

劉子正(Zi-Jheng Liu)

指導教授 ： 甘炯耀

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00213

摘要

導電微通道式記憶體 (conductive-bridging random access memory, CBRAM) 具有非揮發性記憶、較低的運作電流和電阻轉換電壓、簡單結構、元件可縮小化、多重位元記憶 (multi-digit storage)、非破壞性讀取等優點，因此受到研究上的興趣。CBRAM 的效能和其所使用之固態電解質有很大的關係，除了它必須是良好的離子導體與電子絕緣體外，其微結構還必須能適時調整藉以容納外來陽離子與滿足金屬微通道之成長。本研究嘗試採用 ZnO 作為固態電解質材料，其在低溫下即可製作成具有柱狀晶結構與優選指向的薄膜，且我們認為具有此特性的 ZnO 薄膜之晶界可提供較短的 filament 成長路徑、較快的離子擴散速率以及較多的空間容納外來金屬陽離子或原子，所以可使固態電解電池元件具有較佳的均勻性 (uniformity) 與穩定性。
本研究採用反應性磁控濺鍍法在 Pt、Ru 或 TiN 電極上製作 ZnO 薄膜，並且搭配 Ag (Cu) 可氧化電極製作成固態電化學元件，再藉由變換元件的電流限制值、ZnO 薄膜厚度與底電極基板研究其雙極性電阻轉換行為。從實驗結果獲得三個重要結論：(一) ZnO 為可行且具有潛力的固態電解質。(二) 從低阻態電阻值推測應有量子效應影響其元件的傳輸特性。(三) Ag (Cu) filament 的成長應是經由電場驅使 Ag (Cu) 離子在 ZnO 薄膜內的晶界移動所造成。

關鍵字

非揮發記憶體 ； 氧化鋅 ； 電阻轉換 ； 導電微通道

並列摘要

無資料

並列關鍵字

non-volatile memory ； ZnO ； resistive switching ； conductive-bridging

參考文獻

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