Herstellung und Charakterisierung von resistiv schaltenden Schichten aus Titanoxid und Nioboxid:
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| Veröffentlicht: |
Dresden
Vogt
2015
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 7
1.1 MOTIVATION 7
1.2 ANSATZPUNKTE UND STRUKTUR DER ARBEIT 11
2 GRUNDLAGEN 13
2.1 UEBERBLICK RESISTIVER SCHALTEFFEKTE 13
2.1.1 ELEKTROCHEMISCHER EFFEKT 14
2.1.2 THERMOCHEMISCHER EFFEKT 15
2.1.3 VALENZAENDERUNGS-EFFEKT 16
2.2 LEITUNGSMECHANISMEN IN METALL-ISOLATOR-METALL-STAPELN 18
2.2.1 STROMTRANSPORT BEI UEBERGANGSMETALLOXIDEN 18
2.2.2 METALL-ISOLATOR-UEBERGANG 22
2.2.3 ANWENDUNG METALL-ISOLATOR-UEBERGANG IN SPEICHERN 23
2.3 UNTERSUCHUNGSMETHODEN UND MODELLIERUNG VON RESISTIVEN SCHALTEFFEKTEN
. 25
2.3.1 ELEKTRISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN 25
2.3.2 PHYSIKALISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN 25
2.3.3 SIMULATIONEN 28
2.4 MATERIALSPEZIFISCHE EIGENSCHAFTEN VON TITANDIOXID UND NIOBPENTOXID
. 28
2.4.1 TITANOXID 28
2.4.2 NIOBPENTOXID 30
3 EXPERIMENTELLE METHODEN 41
3.1 HERSTELLUNGSMETHODEN 41
3.1.1 MAGNETRONSPUTTERN VON METALLEN UND OXIDEN 41
3.1.2 DURCHFUEHRUNG VON TEMPERPROZESSEN 43
3.1.3 METALLVERDAMPFUNG UND STRUKTURIERUNG 43
3.2 CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN 44
3.2.1 STNIKTUR- UND GEFUEGEANALYSE 44
3.2.2 ELEKTRISCHE CHARAKTERISIERUNG 48
4 HERSTELLUNG UND CHARAKTERISIERUNG VON TITANOXID UND NIOBOXID 51
4.1 SUBSTRAT- UND BODENELEKTRODENCHARAKTERISIERUNG 51
4.2 TITANOXID- UND NIOBOXID-SCHICHTABSCHEIDUNG 52
4.2.1 TITANOXID-SCHICHTEIGENSCHAFTEN AUF BODENELEKTRODE 54
4.2.2 NIOBOXID-SCHICHTEIGENSCHAFTEN AUF BODENELEKTRODE 56
4.3 EIGENSCHAFTEN VON TITANOXID IM METALL-ISOLATOR-METALL-STAPEL 61
5
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INHALTSVERZEICHNIS
4.4 EIGENSCHAFTEN VON NIOBOXIDEN IM METALL-ISOLATOR-METALL-STAPEL 67
4.4.1 VERGLEICH VON AMORPHEM UND KRISTALLINEM NIOBPENTOXID 67
4.4.2 EINFLUSS VON INERTEM UND REAKTIVEM DECKELEKTRODENMATERIAL . 75
4.4.3 CHARAKTERISIERUNG VON AMORPHEN NIOBPENTOXID MIT ALUMINIUM-
DECKELEKTRODE 84
4.4.4 EINSATZSCHALTEFFEKT DURCH EINSTELLEN DES SAUERSTOFFGRADIENTEN MIT
TELS GESPLITTERTEM SUBOXID 89
4.4.5 VERGLEICH DER RESISTIVEN EIGENSCHAFTEN VON NIOBPENTOXID. ABGE
SCHIEDEN MITTELS ATOMLAGENABSCHEIDUNG UND REAKTIVEN SPUTTERVER-
FAHREN
94
4.4.6 CHARAKTERISIERUNG PLATINFREIER STRUKTUREN 95
4.5 EINORDNUNG DER ERGEBNISSE IN VORHANDENE RESISTIVE SCHALTMODELLE 102
5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 105
FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN 109
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 120
TABELLENVERZEICHNIS 121
LITERATURVERZEICHNIS 123
PUBLIKATIONSLISTE 139
DANKSAGUNG 143
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