[發明專利]基于異質結氧化物的憶阻元件

有效

• 申請號: 201180074219.0
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN103890943A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 楊建華;M·M·張;S·R·威廉姆斯
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司;有限責任合伙企業
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L21/8247
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 韓宏;陳松濤

1.一種憶阻元件，包括：

具有納米級寬度的第一電極；

具有納米級寬度的第二電極；以及

設置在所述第一電極和所述第二電極之間并與所述第一電極和所述第二電極電接觸的活性區，所述活性區具有第一金屬氧化物的轉換層和第二金屬氧化物的導電層，其中所述第一金屬氧化物的金屬離子不同于所述第二金屬氧化物的金屬離子，其中所述第一金屬氧化物和所述第二金屬氧化物是Al、Si、Ga、Ge、Sr、Ba、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、以及Pt中的至少一種的氧化物；并且

其中所述憶阻元件基于在所述第一金屬氧化物和所述第二金屬氧化物之間的氧化物異質結而在低電阻狀態下展示出非線性電流-電壓特性。

2.如權利要求1所述的憶阻元件，其中所述轉換層能夠攜載摻雜劑物質并在外加電位下傳輸所述摻雜劑，且所述導電層由摻雜劑源材料形成，所述摻雜劑源材料包括能夠在所述外加電位下漂移到所述轉換層中的所述摻雜劑物質。

3.如權利要求1所述的憶阻元件，其中所述第一金屬氧化物是鉭的氧化物，且其中所述第二金屬氧化物是鈦的氧化物。

4.如權利要求3所述的憶阻元件，其中所述鉭的氧化物是TaO_x，其中0<x≤2.5，其中所述鈦的氧化物是Ti_nO_2n-1，且其中n=2,3,4,5,…,20。

5.如權利要求1所述的憶阻元件，其中所述第一金屬氧化物是鉭的氧化物，且其中所述第二金屬氧化物是鎢的氧化物。

6.如權利要求5所述的憶阻元件，其中所述鉭的氧化物是TaO_x，其中0<x≤2.5，且其中鎢的氧化物是WO_3-y，其中0≤y≤1。

7.如權利要求1所述的憶阻元件，其中所述第一金屬氧化物是TiO₂、TaO_x、或NiO，其中0<x≤2.5。

8.如權利要求1所述的憶阻元件，其中所述第二金屬氧化物是IrO₂；MoO₂；OsO₂；RhO₂；Ti₂O₃；Ti₃O₅；RuO₂；Ti₄O₇；WO_z，其中0<z≤3；SrTiO_1-q，其中0<q≤0.2；HfO_x，其中0<x<2；或SiO_x，其中0<x<2。

9.一種多層結構，包括：

基底；

多層電路，其設置在所述基底之上，其中所述多層電路包括如權利要求1所述的憶阻元件中的至少兩個憶阻元件；以及

導電線，其從所述基底通到所述多個憶阻元件，其中每個憶阻元件設置在所述導電線的交點處。

10.如權利要求9所述的多層結構，其中所述多層結構是動態隨機存取存儲器、電阻隨機存取存儲器、閃存、非易失性存儲器、只讀存儲器、或靜態隨機存取存儲器。

11.如權利要求9所述的多層結構，還包括：

過孔陣列，包括一組第一過孔和一組第二過孔；以及

至少兩個交叉陣列，配置成覆蓋在所述基底上面，其中所述至少兩個交叉陣列形成至少兩個交點，其中所述憶阻元件中的第一個憶阻元件和所述憶阻元件中的第二個憶阻元件位于不同的交點處，并且

其中從所述基底通到所述憶阻元件中的第一個憶阻元件和所述憶阻元件中的第二個憶阻元件的所述導電線包括至少一個第一過孔、至少一個第二過孔、以及所述至少兩個交叉陣列的至少兩個交叉線。

12.如權利要求11所述的多層結構，其中所述多層結構是動態隨機存取存儲器、電阻隨機存取存儲器、閃存、非易失性存儲器、只讀存儲器、或靜態隨機存取存儲器。