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由于a-Si、a-SiO_x、a-SiN_x和a-SiO_xN_y等非晶硅基薄膜材料在较宽的光谱范围内具有不等的折射率和消光系数,因而,分别对这些薄膜材料进行研究,对于用这些薄膜构建不同的多层薄膜体系,有效调控膜系之间的折射率等,并将其应用到硅基忆阻器的研制和应用中,具有十分重要的意义。本文采用磁控共溅射方法制备非化学计量比非晶氮化硅薄膜a-SiN_x和金属掺杂的非晶氮化硅薄膜a-SiN_x:Ag(Cu);借助多种材料表征手段,对比研究在不同N/Si比、不同金属掺杂以及不同掺杂浓度下,两类非晶氮化硅薄膜微结构与光电性能的演变规律;结合光刻和磁控溅射工艺,构建以a-SiN_x为忆阻介质材料的不同忆阻器结构,研究基于a-SiN_x介质薄膜忆阻器的电学开关性能。取得的初步研究成果如下:(1)随着含N量的增加,薄膜中Si-N键数目增多,非晶网络结构短程有序度和中程有序度降低且薄膜内部缺陷增加。在可见光波段,随着含N量的增加,a-SiN_x薄膜折射率与消光系数减小,透射率整体逐渐增大,吸收率整体逐渐减小。在近红外波段,随着氮气流量从0 sccm増至1 sccm,a-SiN_x薄膜的透射率整体逐渐减小,而氮气流量继续从1 sccm増至5 sccm时,a-SiN_x薄膜透射率整体反而逐渐增大;a-Si的近红外吸收率比a-SiN_x的近红外吸收率高,而不同含N量a-SiN_x薄膜的近红外吸收率规律则不明显。(2)随着金属掺杂浓度的增加,非晶网络结构短程有序度降低而中程有序度提高,同时薄膜内部缺陷减少。由于金属原子的存在,使得a-SiN_x薄膜的缺陷减少以及N原子对Si-Si键振动的影响减弱,从而导致TO模发生了频移。随着金属掺杂浓度的增加,表面等离子体共振吸收加强,从而导致a-SiN_x:Ag(Cu)薄膜的折射率与消光系数增加;并且在可见光波段和近红外波段,a-SiN_x:Ag(Cu)薄膜透射率整体上呈现降低的趋势且吸收率整体呈现增加的趋势。随着金属掺杂浓度的增加,a-SiN_x:Ag(Cu)薄膜电阻率降低了7~9个数量级,表明金属掺杂可以有效改善a-SiN_x:Metal薄膜的导电性。(3)构建并制备出了Ag/a-SiN_x/Al、Ag/a-Si N_x/ITO和Cu/a-SiN_x/ITO三种忆阻器原型器件,实现了忆阻器的电学开关功能。初步研究结果表明,a-Si N_x薄膜材料的忆阻功能特性,受到钳位电流、上电极尺寸以及电极材料的影响。