Hf/HfO_2基双极阻变存储器研究

本文制备了纳米级的Hf/Hf O2基阻变存储器,阻变存储器上电极金属和下电极金属交叉,形成交叉点型的金属-氧化物-金属结构。系统地对其电学特性进行表征,包括forming过程、SET过程和RESET过程。详细研究了该阻变存储器SET电压与RESET电压,高阻态阻值与低阻态阻值间的关联性。该阻变存储器的电学参数与SET过程的电流限制值强相关,因此需要折中优化。利用量子点接触模型对Hf/Hf O2基阻变存储器的开关物理机制进行了分析。     

基于CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜厚度的数模阻变转换机理EI北大核心

采用溶胶凝胶法和旋涂工艺在FTO衬底制备阻变层CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜,通过在CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜表面热蒸镀Al电极制备Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO阻变器件,采用XRD和XPS表征CeO_(2-x)-TiO_(2)薄膜的晶相组成和晶体结构。结果表明:阻变层中主要由TiO_(2)和CeO_(2-x)组成。与Al/CeO_(2)/FTO器件相比,Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO阻变器件的电学性能得到提升。I-V测试表明Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO器件具有无初始化过程的双极性阻变特性。对不同CeO_(2-x)-TiO_(2)厚度下的阻变器件进行电学分析,研究表明Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)/FTO器件在不同CeO_(2-x)-TiO_(2)膜厚下其低阻态呈欧姆导电机制。随着CeO_(2-x)-TiO_(2)厚度的增加,高阻态的阻变机制会发生本质变化,器件的阻变机制从氧空位导电细丝机制转变为缺陷对电荷的捕获/释放机制。研究发现Al/CeO_(2-x)-TiO_(2)界面处的AlO_(x)层是阻变机制转变的关键,AlO_(x)层的增厚使器件从“数字型”转变为“模拟型”。     

基于CeO2-x-TiO2薄膜厚度的数模阻变转换机理

采用溶胶凝胶法和旋涂工艺在FTO衬底制备阻变层CeO_2-x-TiO₂薄膜,通过在CeO_2-x-TiO₂薄膜表面热蒸镀Al电极制备Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO阻变器件,采用XRD和XPS表征CeO_2-x-TiO₂薄膜的晶相组成和晶体结构。结果表明：阻变层中主要由TiO₂和CeO_2-x组成。与Al/CeO₂/FTO器件相比,Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO阻变器件的电学性能得到提升。I-V测试表明Al/CeO_2-x-TiO₂/FTO器件具有无初始化过程的双极性阻变特性。对不同CeO_2-x-TiO₂厚度下的阻变器件进行电学分析,研究表明Al/CeO_2-x-TiO₂/FT...     

氧空位对Ga_(1.5)In_(0.5)O_3透明导电氧化物性能的影响

Ga1.5In0.5O3是一种潜在的紫外透明导电材料。用第一性原理计算了含氧空位的Ga1.5In0.5O3的结构参数、生成焓、能带结构、态密度、光吸收和光反射。氧空位的位置影响Ga1.5In0.5O3化合物的晶格常数和生成焓,含氧空位的Ga1.5In0.5O3是间接带隙半导体,其带隙宽度较本征Ga1.5In0.5O3带隙值变宽。氧空位VO(1)、VO(2)和VO(3)在Ga1.5In0.5O3中分别引入0.237eV、0.239eV和1.384eV的施主杂质能级,在吸收光谱中出现杂质吸收现象。氧空位降低Ga1.5In0.5O3吸收主峰和反射主峰的强度,在近红外区含VO(1)和VO(2)的Ga1.5In0.5O3的吸收系数和反射率较大,含VO(3)的Ga1.5In0.5O3的吸收系数和反射率较小。     

阳离子迁移型阻变存储材料与器件研究进展

硅基闪存是当前半导体市场的主流非易失性存储器,但其小型化日益接近物理极限.阳离子迁移型阻变存储器是下一代高速、高密度和低功耗非易失性存储器的有力竞争者之一,近些年受到科学界和工业界的广泛关注.本文从材料、阻变机理和器件性能3个方面综述了阳离子迁移型阻变存储器的研究进展,其中材料部分包括电极材料和存储介质,阻变机理部分包括金属导电细丝的存在、生长模式和生长动力学,而器件性能部分包括开关比、擦写速度、擦写功耗、循环耐受性、数据保持特性以及器件小型化潜力.最后,对本领域的未来研究重点进行了展望.     

TiO_2薄膜元件阻变机理的模拟研究

基于密度泛函理论采用第一性原理对Ti8O16、Ti8O15和Ti8O14三种晶体结构进行电子结构的模拟计算。通过模拟结果的分析推断氧空位的作用:氧空位含量较少时,起捕获电子的作用;氧空位含量较多时,起构成导电细丝的作用;可得出Ti O2阻变机理受导电细丝理论和空间电流限制电荷效应控制的推论。参考模拟计算的结果,通过选择不同的反应磁控溅射镀膜工艺,控制薄膜钛氧比进而改变氧空位含量,可获得低阻态受氧空位导电细丝控制的阻变介质层。采用反应磁控溅射法制备以Ti O2薄膜为阻变层的阻变元件并研究其阻变机理,需要大量的实验以优化镀膜工艺参数,而采用计算模拟的方法探讨阻变机理则可以节约材料和时间成本。     

直流磁控溅射制备SnO2薄膜的阻变特性研究

采用直流磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2基片上分别以三种不同的基板温度和后热处理工艺制备了二氧化锡(SnO2)薄膜。采用X射线衍射仪对三种薄膜的晶格结构进行了分析表征,通过Keithley 4200半导体参数分析仪对薄膜的阻变特性进行了测试。实验结果表明:三种制备条件下的SnO2薄膜均具有阻变性能,基板温度350℃和850℃退火处理分别制备的薄膜同时具有良好的写入/擦除电压分布一致性、较好的高阻态阻值离散性和较大的开关比。初步讨论了三种薄膜阻变特性的机理,薄膜内部导电细丝的形成和断裂程度不同造成三种薄膜高低阻态电阻分布不同,同时影响了写入与擦除阈值电压的分布一致性等阻变参数。     

氧空位的引入对纳米TiO2光催化性能的影响及其研究进展

随着对TiO2研究的深入,人们逐渐意识到杂质或缺陷特别是氧空位在TiO2光催化体系中具有重要作用。综述了在TiO2中引入氧空位的主要方法,简要概括了氧空位对TiO2的可见光吸收、能带结构和光催化性能等方面产生的影响,并指出氧空位可控性的重要性以及TiO2光催化材料在未来应用的机遇和挑战。     

La、Bi共掺杂Ag/SnO2触头材料导电性能的理论分析

通过CASTEP软件计算了La、Bi共掺杂SnO2的电子结构和导电性能,分析了晶格常数、能带结构、态密度和电荷布局。分析结果表明,共掺杂后的材料仍为直接带隙半导体材料,共掺杂后晶胞体积增加,La的5p和Bi的6s、6p电子态进入导带部分,使导带底向低能端移动,费米能级进入价带顶,带隙变小,载流子只需较小的能量就可以从价带跃迁至导带,与La,Bi单掺杂相比,SnO2的导电性进一步增强。该仿真结果与已有的实验结果相互验证,为获得导电性优良的Ag/SnO2触头材料提供了理论支持。     

Sn掺杂Ga_(1.375)In_(0.625)O_3透明导电氧化物的第一性原理计算

用第一性原理计算了Sn替位Ga1.375In0.625O3化合物的Ga原子(Ga1.25In0.625Sn0.125O3)和Sn替位Ga1.375In0.625O3化合物的In原子(Ga1.375In0.5Sn0.125O3)的结构、电子能带和态密度。Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体材料比Ga1.375In0.5Sn0.125O3材料具有大的晶胞体积和强的Sn-O离子键。在Sn掺杂Ga1.375In0.625O3半导体中,Sn原子优先取代In原子。Sn掺杂Ga1.375In0.625O3半导体显示n型导电性,杂质能带主要由Sn 5s态组成。Ga1.375In0.5Sn0.125 O3半导体的光学带隙大于Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体的光学带隙。Ga1.25In0.625 Sn0.125 O3具有小的电子有效质量,Ga1.375In0.5Sn0.125O3具有多的相对电子数。     

Rationalizing the Effect of Oxygen Vacancy on Oxygen Electrocatalysis in Li–O2 Battery

Albeit the effectiveness of surface oxygen vacancy in improving oxygen redox reactions in Li–O₂ battery, the underpinning reason behind this improvement remains ambiguous. Herein, the concentration of oxygen vacancy in spinel NiCo₂O₄ is first regulated via magnetron sputtering and its relationship with catalytic activity is comprehensively studied in Li–O₂ battery based on experiment and density functional theory (DFT) calculation. The positive effect posed by oxygen vacancy originates from the up shifted antibond orbital relative to Fermi level (E_f), which provides extra electronic state around E_f, eventually enhancing oxygen adsorption and charge transfer during oxygen redox reactions. However, with excessive oxygen vacancy, the negative effect emerges because the metal ions are mostly reduced to low valence based on the electrical neutral principle, which not only destabilizes the crystal structure but also weakens the ability to capture electrons from the antibond orbit of Li₂O₂, leading to poor catalytic activity for oxygen evolution reaction (OER).     

Transition Metal and Rare-Earth Metal Doping in SnO2 Nanoparticles

Journal of Superconductivity and Novel Magnetism - Nanoparticles of tin oxide (SnO2) doped with iron oxide (α-Fe2O3) and Europium oxide (Eu2O3) were synthesized through the solid-state...     

Different Oxygen Vacancy Influence on the Electronic Structure of Ca4Al2O6−y Fe2As2 Superconductor

By means of density functional theory from first principle study, we calculate the band structure and DOS and PDOS of the Ca₄Al₂O_6?x Fe₂As₂ and compare the DOS and PDOS among the Ca₄Al₂O_6?x Fe₂As₂ with O1 (4f site), O2 (2c site) vacancy (x=0.2) and no oxygen vacancy (x=0). It is inferred that both the O1 and O2 vacancies of the Ca₄Al₂O_6?x Fe₂As₂ are beneficial for improving its conductivity and the reason why parent Ca₄Al₂O_6?x Fe₂As₂ is a superconductor probably results from the oxygen vacancy. These results are helpful for explaining the reason why some parent 426 iron-based compounds are superconductors and for synthesizing new 42622-type structured iron-based superconductors with oxygen vacancy.     

Multicomponent Hybridization Transition Metal Oxide Electrode Enriched with Oxygen Vacancy for Ultralong-Life Supercapacitor

Transition metal oxide electrode materials for supercapacitors suffer from poor electrical conductivity and stability, which are the research focus of the energy storage field. Herein, multicomponent hybridization Ni-Cu oxide (NCO-Ar/H₂-10) electrode enriched with oxygen vacancy and high electrical conductivity including the Cu_0.2Ni_0.8O, Cu₂O and CuO is prepared by introducing Cu element into Ni metal oxide with hydrothermal, annealing, and plasma treatment. The NCO-Ar/H₂-10 electrode exhibits high specific capacity (1524 F g⁻¹ at 3 A g⁻¹), good rate performance (72%) and outstanding cyclic stability (109% after 40,000 cycles). The NCO-Ar/H₂-10//AC asymmetric supercapacitor (ASC) achieves high energy density of 48.6 Wh kg⁻¹ at 799.6 W kg⁻¹ while exhibiting good cycle life (117.5% after 10,000 cycles). The excellent electrochemical performance mainly comes from the round-trip valence change of Cu⁺/Cu²⁺ in the multicomponent hybridization enhance the surface capacitance during the redox process, and the change of electronic microstructure triggered by a large number of oxygen vacancies reduce the adsorption energy of OH⁻ ions of thin nanosheet with crack of surface edge, ensuring electron and ion-transport processes and remitting the structural collapse of material. This work provides a new strategy for improving the cycling stability of transition metal oxide electrode materials.     

SnO2膜导电玻璃性能的研究

采用喷镀法制备SnO2 膜导电玻璃 ,研究了膜厚、基底温度对薄膜电阻和透光率的影响。用SEM、XPS和XRD分析了SnO2 膜的形貌与导电性能 ,并研究了其透光性、反射性及热稳定性。结果表明 :SnO2 膜是多晶结构氧空位导电的N型半导体 ,在可见光范围内透光率达 88%以上并具有较好的热稳定性     

氧流量和钛掺杂对WO3电致变色性能的影响

采用中频孪生磁控溅射技术制备非晶WO3薄膜.拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、紫外分光光度计、计时安培分析仪等测试手段分析薄膜的结构、吸收光谱、透射光谱及响应时间.研究了氧流量和钛掺杂对薄膜电致变色性能的影响.结果表明原始非晶态WO3薄膜在较高O2流量比份(＞ 95%)条件沉积时,表现出更好的变色性能,对于500 nm～800 nm可见光范围,薄膜的透光率差值大于60%.钛掺杂后吸收光谱向短波方向移动,且掺杂5%后,近紫外线区域吸收率明显提高.掺杂5%,10%后响应速度提高了1倍,但着色效率降低.     

含有氧空位的氮掺杂TiO2纳米材料的制备及其光催化性能

以钛酸四正丁酯为钛源,浓氨水为沉降剂和氮源,采用水热法制得含有氧空位的氮掺杂二氧化钛(TiO2)纳米材料,并考察了水热温度对材料结构及光催化性能的影响.采用多种技术手段对纳米TiO2的晶型、形貌、结构和表面特性进行表征;并以苯酚为目标污染物,通过对苯酚的去除率和矿化率评价上述TiO2纳米材料的光催化降解苯酚的性能及完全...     

碱金属稀土及其掺杂卤化物的合成和光谱学性能研究

在本课题组研究的基础上,结合国内外近几年的研究报道,从碱金属稀土及其掺杂卤化物的合成方法和光谱学性能测试的角度出发,对该类化合物的合成类型,光谱学性能和材料用途等进行了介绍,并对该类化合物今后的应用前景进行了展望。     

稀土元素掺杂对纳米TiO2光催化剂的影响及机理

综述了稀土元素掺杂对纳米TiO2晶型的转变温度、晶粒大小以及光响应范围的影响，比较详细地介绍了稀土掺杂纳米TiO2的掺杂机理以及同种稀土元素掺杂对TiO2光催化活性的影响因素在近年来的研究现状，并指出了在稀土元素掺杂纳米TiO2的研究方面存在的问题以及今后的研究方向。