不同厚度a-C:Fe薄膜的阻变特性研究及优化

本研究论文聚焦于"不同薄膜厚度a-C:Fe薄膜的阻变现象研究"，由周家伟、张淑玮等人合作完成，他们在中国科技论文在线上发表了这项首发成果。该研究采用了直流磁控溅射法来制备三种不同厚度的铁掺杂非晶碳膜（a-C:Fe），分别是50纳米、100纳米和150纳米。这些薄膜被应用在Pt/Al/a-C:Fe/Au/Ti结构的存储单元中，用于探索薄膜厚度对阻变性能的影响。 通过Raman光谱分析，论文详细探讨了薄膜的结构特性。实验结果显示，所有制备的存储单元都展现出反常阻变特性，即在一定的电压范围内，电阻会发生显著变化。随着薄膜厚度的增加，阻变窗口（即电阻变化的范围）扩大，这意味着更大的电压变化可以引发阻抗的改变。然而，值得注意的是，随着厚度的提升，存储单元的循环耐受性有所下降，即在重复读写操作中，薄膜的稳定性和持久性减弱。 经过综合评估，Pt/Al/a-C:Fe(100nm)/Au/Ti结构的存储单元表现出最佳的阻变性能，阻变窗口稳定在大约20单位，且保持时间高达10^4秒，显示出良好的记忆性能和稳定性。论文的关键研究领域包括材料科学、阻变现象、非晶态碳以及薄膜厚度对性能的影响，这些研究对于优化非晶碳基存储设备的设计和应用具有重要意义。 该研究的结果对于理解薄膜厚度如何影响a-C:Fe薄膜的阻变行为，以及在实际应用中如何选择合适的厚度以平衡性能和耐用性，提供了宝贵的数据支持。此外，它还为设计新型高性能存储器，如 memristive devices（可变电阻存储器）或非挥发性内存（NVM）技术，提供了理论依据。