【摘 要】
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随着5G、大数据和数字货币的时代的到来,每年全球的数据总量都在节节攀升,大到互联网行业的服务器,小到平民百姓手中的手机,在新时代中,人们对存储器提出了新的要求:更小的体积、更大的数据容量、更高的存储密度和更长的使用寿命等。非易失性存储器中的阻变存储器正好能满足现阶段人们的需求,具有简单的三明治结构,尺寸小、写入/擦写电压极小、写入/擦写时间极短、循环性能好、保持时间高达10年、功耗低等优点,并同时
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随着5G、大数据和数字货币的时代的到来,每年全球的数据总量都在节节攀升,大到互联网行业的服务器,小到平民百姓手中的手机,在新时代中,人们对存储器提出了新的要求:更小的体积、更大的数据容量、更高的存储密度和更长的使用寿命等。非易失性存储器中的阻变存储器正好能满足现阶段人们的需求,具有简单的三明治结构,尺寸小、写入/擦写电压极小、写入/擦写时间极短、循环性能好、保持时间高达10年、功耗低等优点,并同时具备多值存储潜能与三维存储潜能,备受学术界和工业界的普遍重视。阻变存储器的基本原理是在正反向偏压的刺激下进行高低阻值状态的切换从而实现信息的存储,其中最为关键的部分是中间层的阻变材料,主导着阻变存储器的高低阻值状态的切换,所以阻变层材料的选择至关重要。钙钛矿材料具有易于制备、较长的载流子扩散长度、较低的结合能、优良的电学性质和加工性能,非常适合用于阻变存储器的阻变层材料。钙钛矿材料按照维度可归类为三维钙钛矿、二维钙钛矿、一维钙钛矿和零维钙钛矿,不同维度的钙钛矿材料在参数上各有所长。根据我们的调研分析,三维钙钛矿和零维钙钛矿与阻变存储器的切合度较高,基于它们制备的器件具有优良的阻变特性。本工作使用三维钙钛矿CsSnBr3和零维钙钛矿Cs3Cu2Br5作为阻变层材料制备阻变存储器。主要的研究内容有:（1）探究不同金属阳极对钙钛矿阻变存储器的阻变行为、器件的重复性、波动稳定性、热稳定性、室温空气中稳定性、保持特性、多级存储能力以及电子输运机制的影响,我们使用磁控溅射技术与化学气相沉积沉技术制备Ag/CsSnBr3/Pt结构的阻变存储器和Pt/CsSnBr3/Pt结构的阻变存储器。表征结果表明,薄膜的质量较好,有着较好的结晶度、较高的表面形貌致密度,表现出稳定双极性阻变行为、较低的操作电压,较长的数据保持时间,并且在电子输运机制上同属空间电荷限制电流机制（SCLC机制）,并推测出相应的阻变模型。通过综合的对比,我们得出如下结论:Ag/CsSnBr3/Pt器件比Pt/CsSnBr3/Pt器件的稳定性强,并且有多级存储的潜力,而Pt/CsSnBr3/Pt器件比Ag/CsSnBr3/Pt器件具有更大的开关比,选用不同顶电极使阻变层同为三维钙钛矿CsSnBr3的阻变存储器展现出不一样的发展方向,为未来基于三维钙钛矿CsSnBr3的阻变存储器的多样性发展提供了参考。（2）探究不同前驱液浓度对Al/Cs3Cu2Br5/ITO结构的阻变存储器的阻变特性的影响,我们使用旋涂法制备了 4个不同前驱液浓度的器件作对比,通过表征发现:器件薄膜的结晶度一般,薄膜的致密度跟前驱液的浓度成反比,薄膜的厚度跟前驱液的浓度成正比。接着进行性能测试,分别测试器件的阻变行为、器件的擦写稳定性、疲劳特性、保持特性、多级存储能力和以及电子输运机制,其中浓度为30.2%和17.8%的器件的综合性质较为优异,浓度为12.6%的器件最具多级存储的潜力。通过在双对数坐标下I-V特性曲线的线性拟合分析,推测阻变模型。本文制备了基于三维钙钛矿CsSnBr3的不同电极的阻变存储器和零维钙钛矿Cs3Cu2Br5的不同前驱液浓度的阻变存储器,探究了不同条件下器件的阻变特性,拟合推出其内在物理机制,建立电阻转变模型。通过实验测试数据的深入对比,我们发现基于三维钙钛矿CsSnBr3的阻变存储器在操作电流/电压、开启/关闭电压、开关比和稳定性上有着相对较好的表现,而基于零维钙钛矿Cs3Cu2Br5的阻变存储器则在保持特性和多级存储能力上表现更加优秀。为基于不同维度钙钛矿阻变存储器的多样性发展提供了参考。
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