[發明專利]電阻開關材料元件以及采用該電阻開關材料元件的器件

在審

• 申請號: 201310349372.0
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103579500A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 金京旻;金英培;金昌楨;金成鎬;金世珍;李承烈;張晚;趙銀珠
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 弋桂芬

1.一種電阻開關材料元件，包括：

電阻開關材料層，設置在第一電極與第二電極之間；以及

自整流層，設置在所述電阻開關材料層與所述第一和第二電極中的任一個之間。

2.如權利要求1所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層設置為接觸所述電阻開關材料層。

3.如權利要求1所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層設置為具有根據所施加的電壓而改變的隧穿機制。

4.如權利要求3所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層設置為在第一電壓具有電流的流動受到限制的直接隧穿性質，以及在比第一電壓高的第二電壓具有電流的流動迅速增加的隧穿性質。

5.如權利要求1所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層包括在該自整流層的厚度方向上具有不同的導帶偏移的第一區域和第二區域。

6.如權利要求5所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層設置為使得所述第一和第二區域中的，與向所述電阻開關材料層施加用于產生電阻變化的電流的方向更靠近的其中一個區域具有相對大的導帶偏移。

7.如權利要求5所述的電阻開關材料元件，其中所述第一和第二區域設置為具有0.5eV或更大的導帶偏移差。

8.如權利要求7所述的電阻開關材料元件，其中所述第一和第二區域設置為具有大于或等于1.0eV且小于或等于4.0eV的導帶偏移差。

9.如權利要求5所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層具有包括至少兩個層的結構，該至少兩個層包括：

第一電介質材料層，包括所述第一區域；和

第二電介質材料層，包括所述第二區域，并由與所述第一電介質材料層不同類型的材料形成。

10.如權利要求9所述的電阻開關材料元件，其中所述第一和第二電介質材料層中的任一層是具有相對大的導帶偏移的低電介質材料層，另一個是具有相對小的導帶偏移的高電介質材料層。

11.如權利要求10所述的電阻開關材料元件，其中所述第一和第二電介質材料層中的至少一層由從SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、(Ba,Sr)TiO₃和SrTiO₃構成的組中選擇的電介質材料形成。

12.如權利要求5所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層由一種電介質材料形成，并設置為使得具有預定厚度的所述第一區域的介電常數高于或低于具有其余厚度的所述第二區域的介電常數，因此所述第一和第二區域在所述厚度方向上具有不同的介電常數。

13.如權利要求12所述的電阻開關材料元件，其中所述自整流層由從SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、(Ba,Sr)TiO₃和SrTiO₃構成的組中選擇的電介質材料形成。

14.如權利要求1所述的電阻開關材料元件，其中所述電阻開關材料層包括第一材料層和第二材料層，并由于所述第一和第二材料層之間的離子物種轉移而具有電阻開關性質。

15.如權利要求14所述的電阻開關材料元件，其中所述第一材料層是氧供應層，所述第二材料層是氧交換層。

16.如權利要求14所述的電阻開關材料元件，其中所述第一材料層由第一金屬氧化物形成，所述第二材料層由與所述第一材料層相同或不同的第二金屬氧化物形成。