鐠鈣錳氧薄膜於電阻式記憶體之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	吳政緯 Wu Cheng-Wei
論文名稱：	鐠鈣錳氧薄膜於電阻式記憶體之研究 Study on (Pr,Ca)MnO3 Thin Films for Nonvolatile Resistance Random Access Memory Application
指導教授：	吳泰伯 Wu Tai-Bor
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	91
中文關鍵詞：	記憶體、電阻、鐠鈣錳氧、鎳酸鑭
外文關鍵詞：	memory, resistance, PrCaMnO3, LaNiO3
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電阻式記憶體是屬於電壓驅動，且操作電壓小、具有超高密度潛力、讀/寫速度快、結構簡單化、可多位元記憶、耐久性佳、記憶元件面積縮小及非破壞性讀取等優點，並且擁有低成本的競爭力，缺點是目前電阻轉換機制仍舊不明確，因此對於材料的掌握度不足，但其發展潛力深受市場矚目，現已成為業界不少公司的研究重點。
本論文的方向主要集中在探討鐠鈣錳氧（PCMO）薄膜厚度與鐠鈣錳氧薄膜性質對電阻轉換效應(Resistance Switching Effect， Rhigh/RLow )的影響性。並藉由熱處理，希望能進一步改善電阻轉換效應，從中並試圖了解電阻轉換效應的工作機制來源。
改變鐠鈣錳氧薄膜厚度對於電阻轉換效率並無顯著幫助；然而，施以適當的熱處理時，電阻轉換效應能夠明顯提升。研究最後發現電阻轉換效應的產生，推測與鐠鈣錳氧薄膜之Mn+4/Mn+3比值有關。

目  錄        I
第一章    緒論    1
第二章  文獻回顧    4
2-1 記憶體    4
2-1.1 傳統非揮發性記憶體    4
2-1.2 新型非揮發性記憶體    5
2-2 電阻式記憶體    11
2-2.1 三元氧化物型電阻式記憶體    11
2-2.2 二元氧化物型電阻式記憶體    14
2-2.3 有機物型電阻式記憶體    15
2-3 非揮發性電阻式記憶體之優點    16
2-3.1 操作偏壓 (Operation Voltage)    16
2-3.2 電阻轉換效應 (Resistance Ratio，RHigh/RLow)    16
2-3.3 寫入、抹除時間 (Write/Erase Time)    17
2-3.4 元件縮小化 (Device Scaling)    17
2-3.5 耐久力 (Endurance)    17
2-3.6 記憶保持時間 (Retention)    18
2-4 鐠鈣錳氧型電阻式記憶體之電阻轉換機制    18
2-4.1 Charge accumulation at interface    18
2-4.2 Charge-trap in small domains    19
2-4.3 Creation of crystalline defect    20
第三章 實驗流程    36
3-1基板之準備    36
3-2 鎳酸鑭(LNO)下電極薄膜之製備    36
3-3 鐠鈣錳氧(PCMO)電阻層之製備    37
3-4 鎳酸鑭(LNO)上電極薄膜之製備    37
3-5 爐管熱處裡    37
3-6 薄膜量測分析    38
3-6.1 薄膜厚度量測    38
3-6.2 薄膜成分量測    38
3-6.3 薄膜結晶性分析    38
3-7 薄膜電性分析量測    39
第四章 結果與討論    43
4-1 薄膜微結構分析    43
4-1.1 薄膜厚度量測-場發射掃描式電子顯微鏡    43
4-1.2 薄膜結晶性分析-X光繞射    43
4-2 薄膜成分分析    45
4-2.1 能量分散系統    45
4-2.2 感應偶合電漿質譜儀    45
4-3 不同鍍膜時間對於電阻層之電性影響    46
4-3.1 薄膜微結構分析-X光繞射    46
4-3.2 電性量測分析    47
4-3.2.1 電壓與電流、電阻之關係    47
4-3.2.2 外加偏壓與改寫後電阻值之關係    50
4-3.3 結論    52
4-4 氧氣氛下，不同退火溫度對於電阻層之電性影響    54
4-4.1 薄膜微結構分析    61
4-4.1.1 薄膜成份分析-X光射線輻射光電子分光學    54
4-4.1.2 薄膜結晶性分析-X光繞射    62
4-4.2 電性量測分析    55
4-4.2.1 電壓與電流之關係    55
4-4.2.2 外加偏壓與改寫後電阻值之關係    58
4-4.3 有無熱處理對試片的起始電阻值之影響    59
4-4.4 有無熱處理對試片的轉換偏壓之影響    60
4-4.5 有無熱處理對試片的電阻轉換效應之影響    61
4-4.6 結論    63
第五章 結論    86
參考文獻         88

                                

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