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近年来,随着便携式移动设备以及高清影像技术的发展,研制具有大容量高擦写速率的新型非挥发存储器势在必行。利用铁酸铋晶体中发现的可翻转二极管效应,不仅避免了基于局部离子效应的阻变存储器中不可逆的材料化学成分变化,而且集合了铁电存储器的高速性及阻变存储器的非破坏性读取。尽管通过密度泛函技术、相场计算和自洽数值模型法都已经对可翻转二极管效应在铁电材料中的普遍性提供了理论支持,但是在报道中仅仅能够在铁酸铋及其固溶体中发现这种新型的读取方式。在本文中,首先使用经优化的溶胶凝胶法在Pt衬底上制备PZT薄膜,并在其上沉积Au作为顶电极,随后讨论其中发现的可翻转二极管效应的真实性、形成机理以及剩余极化强度和温度对其可翻转整流特性伏安曲线的影响,并在最后介绍由极性面诱导生长ZnO/ZnO:OV结构氧化锌纳米线阵列的工艺,并初步研究这种具有高存储密度且由界面效应引发的电致阻变特性。具体结果如下:使用溶胶凝胶法在Pt衬底上制备600nm厚PZT薄膜,并通过XRD、SEM、AFM等技术手段分析了其晶体结构和表面形貌,用铁电分析仪测量在去除漏电流影响的电滞回线,分析结果表明其在15V时极化将达到饱和,剩余极化强度为30.2μC/cm2,矫顽电压约为3.2V(53.3k V/cm),具有良好的铁电性。分别使用+5V(Pdown)和-5V(Pup)预极化处理PZT薄膜后,在矫顽场测量J-V曲线,并表现出整流效应,且Pdown对应的二极管阀值电压为负值,而Pup对应的二极管阀值电压为正值,即Pt/PZT/Au结构电容器中首次发现可翻转二极管效应。由于两个二极管的各自阀值电压方向正好与剩余极化方向相反,故利用极化反转电流测量电路验证了在测量J-V曲线过程中极化方向并没有发生反转,从根本上证实了PZT基可翻转二极管效应的真实性。通过半导体理论分析了PZT中可翻转二极管效应产生的物理机理,结果表明能够通过铁电极化的反转使Pt/PZT/Au结构界面处金-半接触类型在肖特基势垒和金属接触之间相互转化,最终表现出可翻转二极管效应。随着剩余极化强度的增加,由于对电输运有增强作用的铁电畴壁数量的减少且肖特基势垒高度的增加,二极管的导通电流逐渐减小。随着温度的增加,由于热激发使更多的载流子参与导电,导致PZT可翻转二极管的整流效应呈现逐步增加的趋势,然而当温度为400K时,PZT电容器中载流子输运呈现对称特性,整流效应消失。研究表明在低温(150K和200K)下二极管电流遵循欧姆导电,而在室温(250K,300K和350K)附近PZT中载流子的输运则符合空间电荷限制电流模型,由离散分布于导带之上0.28e V的Pb3+浅能级陷阱限制。当400K时,肖特基发射式导电机理则占据主导。利用c轴取向的单晶结构氧化锌纳米棒为衬底,使用碳热还原法在其顶端由极性面诱导生长长径比达75的ZnO纳米线。由碳热还原法生长的ZnO纳米线中,氧空位含量相比作为衬底的纳米棒中的氧空位含量高,两者构成了ZnO/ZnO:Ov的结构,并在光致发光测试中表现出增强的可见光发光。由于价态变化记忆效应,Si/ZnO/Ag结构中表现出电阻回滞现象。分别以1V和2V为读写电压,器件的高低电阻比分别可达106.8和21.9。本文通过研究剩余极化强度和温度对可翻转二极管效应的影响,指明了这种由极化引发的可翻转式整流特性用于存储器时设计的方向。极性面诱导生长超长ZnO纳米线的工艺具有低成本、高生长效率、可重复性高等特点,为ZnO基微纳器件的集成在材料的生长上提供了技术支持。Si/ZnO/Ag结构RRAM的研究为单根ZnO级RRAM夯实了实验基础。