基于摻雜ZnO憶阻器的制備及光電調(diào)控特性研究

基于摻雜ZnO憶阻器的制備及光電調(diào)控特性研究基于摻雜ZnO憶阻器的制備及光電調(diào)控特性研究

摘要：本研究旨在研究基于摻雜ZnO的憶阻器的制備方法以及其光電調(diào)控特性。首先，我們利用溶膠-凝膠法制備了純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品，并通過X射線衍射（XRD）和透射電子顯微鏡（TEM）對樣品的晶體結構和形貌進行了表征。然后，利用四探針測量系統(tǒng)分別測量了純ZnO和Sb摻雜的ZnO在室溫下的電阻特性，結果表明摻雜后的ZnO樣品具有明顯的憶阻特性。接著，我們使用光電參數(shù)測試系統(tǒng)研究了純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品的光電調(diào)控特性。實驗結果顯示，適當?shù)墓庹湛梢杂行У馗淖冞@些樣品的電阻，并且Sb摻雜的ZnO樣品光電響應更為顯著。最后，我們通過探討光照強度、光照時間和摻雜濃度等因素對ZnO憶阻器光電特性的影響，為其在光電調(diào)控器件的應用提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：摻雜ZnO；憶阻器；制備方法；光電調(diào)控特性

1.引言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，電子器件越來越小型化和高性能化的趨勢愈發(fā)明顯。在這樣的背景下，憶阻器作為一種新興的電子器件，在存儲器件和模擬器件等領域具有廣闊的應用前景。憶阻器是一種能夠在電阻值上保持記憶的電子器件，其具備了非易失性、可擦寫以及多狀態(tài)調(diào)控等特點，因而被廣泛研究和應用。

2.實驗方法

2.1ZnO樣品的制備

在本實驗中，我們采用了溶膠-凝膠法來制備純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品。首先，將適量的Zn（NO3）2溶解在三乙醇胺溶液中，加熱攪拌后形成透明溶液。然后，向其中加入適量的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和乙二醇，繼續(xù)攪拌。接下來，將該溶液倒入培養(yǎng)皿中，在自然條件下靜置24小時。最后，將培養(yǎng)皿放入爐中，并在600攝氏度下熱處理4小時，得到純ZnO樣品。對于Sb摻雜的ZnO樣品，只需將適量的Sb（NO3）3摻入Zn（NO3）2溶液中，并按照相同的制備步驟得到Sb摻雜的ZnO樣品。

2.2樣品的表征

通過X射線衍射（XRD）和透射電子顯微鏡（TEM）對純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品進行表征。XRD圖譜顯示樣品的晶體結構，TEM圖像則反映了樣品的形貌和尺寸分布。

3.結果和討論

3.1電阻特性結果

通過四探針測量系統(tǒng)測量了純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品在室溫下的電阻特性。實驗結果顯示，純ZnO樣品呈現(xiàn)出線性的電阻特性，而Sb摻雜的ZnO樣品則表現(xiàn)出明顯的憶阻特性。在電壓范圍為-2V至2V的情況下，Sb摻雜的ZnO樣品的電阻由高到低變化，并在改變電壓極性后保持在低電阻狀態(tài)。這種憶阻特性的變化可以歸因于Sb摻雜引入的電荷分布不均勻造成的。

3.2光電調(diào)控特性結果

利用光電參數(shù)測試系統(tǒng)研究了純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品的光電調(diào)控特性。實驗中，我們使用了不同光照強度和光照時間。結果顯示，適當?shù)墓庹湛梢燥@著改變樣品的電阻值。尤其是在Sb摻雜的ZnO樣品中，光照使電阻發(fā)生明顯的變化，其光電響應更為顯著。這一現(xiàn)象可以解釋為光照引起的電子載流子激發(fā)和重新組合過程改變了樣品的電阻特性。

4.結論

本研究通過溶膠-凝膠法成功制備了純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品，并研究了其電阻特性和光電調(diào)控特性。結果表明，Sb摻雜的ZnO樣品具有明顯的憶阻特性，并且在光照下具有更好的光電響應。這些發(fā)現(xiàn)為基于摻雜ZnO憶阻器的光電調(diào)控器件的應用提供了理論基礎，并為進一步的研究提供了指導本研究通過實驗研究了純ZnO和Sb摻雜的ZnO樣品的電阻特性和光電調(diào)控特性。實驗結果表明，純ZnO樣品呈現(xiàn)出線性的電阻特性，而Sb摻雜的ZnO樣品表現(xiàn)出明顯的憶阻特性。在電壓范圍為-2V至2V的情況下，Sb摻雜的ZnO樣品的電阻由高到低變化，并在改變電壓極性后保持在低電阻狀態(tài)。光電參數(shù)測試結果顯示，光照可以顯著改變樣品的電阻值，尤其是在Sb摻雜的ZnO樣品中，光照使電阻發(fā)生明顯的變化，其光電響應更為顯著。這些結果揭示了Sb摻雜引入的電荷分布不均勻導致樣品憶阻