[發明專利]一種易失性與非易失性共存的憶阻器件及制備方法及備選制備方法

在審

• 申請號: 202010139009.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111192957A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 沈心怡;周瑾;陸立群;連曉娟;童祎;萬相
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

1.一種易失性與非易失性共存的憶阻器件，所述憶阻器件設置在襯底（6）上，其特征在于：所述憶阻器件從上之下依次為保護層（1）、上導電電極（2）、中間功能層（3）和下導電電極（5），所述保護層（1）和上導電電極（2）的形狀和尺寸一一匹配，所述中間功能層（3）和下導電電極（4）的形狀和尺寸一一匹配，所述中間功能層（3）包括介質層（4）和敷設在介質層（4）上方的MXene材料膜，所述上導電電極（2）通過掩膜板的開孔濺射在MXene材料膜的頂部，所述下導電電極（5）的頂部、底部分別與中間功能層（3）、襯底（6）相接觸。

2.如權利要求1所述的一種易失性與非易失性共存的憶阻器件，其特征在于：所述介質層（4）為二氧化硅層，所述介質層（4）的厚度為80nm。

3.如權利要求1所述的一種易失性與非易失性共存的憶阻器件，其特征在于：所述保護層（1）的材質為鋁、鉬、鈮、銅、金、鈀、鉑、鉭、釕、氧化釕、銀、氮化鉭、氮化鈦、鎢、氮化鎢中的一種，所述保護層（1）的厚度為80nm。

4.如權利要求1所述的一種易失性與非易失性共存的憶阻器件，其特征在于：所述上導電電極（2）的材質為鋁、鉬、鈮、銅、金、鈀、鉑、鉭、釕、氧化釕、銀、氮化鉭、氮化鈦、鎢、氮化鎢中不同于保護層（1）的一種，所述上導電電極（2）的厚度為100nm。

5.如權利要求1所述的一種易失性與非易失性共存的憶阻器件，其特征在于：所述下導電電極（5）的材質為鋁、鉬、鈮、銅、金、鈀、鉑、鉭、釕、氧化釕、銀、氮化鉭、氮化鈦、鎢、氮化鎢中的一種，所述下導電電極（5）的厚度為90nm。

6.如權利要求1所述的一種易失性與非易失性共存的憶阻器件，其特征在于：所述襯底（6）的材質為硅襯底層。

7.一種如權利要求1-6任意一項所述的易失性與非易失性共存的憶阻器件的制備方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟一：真空環境下，將經過清洗且紫外照射增強鍵合的襯底固定在濺射系統的靶槍上，在其上方安裝第一塊掩模版，選取下導電電極材料作為濺射源，通過磁控濺射儀沉積下導電電極，下導電電極均勻覆蓋在襯底上表面，因采用crossbar陣列結構，此時需在下導電電極上方安裝第二塊掩模版；

步驟二：保持步驟一的真空環境，更換介質層濺射源，在下導電電極的上表面均勻濺射出介質層，再向介質層上方放上第三塊掩模版；

步驟三：取Mxene和去離子水按照1:200的質量比混合，利用超聲分散攪拌5min-15min，制得Mxene懸濁液；

步驟四：吸取步驟三中Mxene懸濁液的上層濁清液，滴在步驟二的介質層上，通過甩膠機旋涂60s，使得介質層的上表面均勻覆蓋一Mxene材料膜，制得中間功能層；

步驟五：在步驟四制得的中間功能層上安裝第四塊掩模板，真空環境下，將安裝好掩模板的中間功能層固定在濺射系統的靶槍上，選取上導電電極材料的濺射源，并濺射沉積得到上導電電極；

步驟六：保持步驟五的真空環境，更換保護層濺射源，在所述上導電電極的上表面均勻濺射出保護層，從而制備獲得易失性與非易失性共存的憶阻器件。

8.如權利要求7所述的一種易失性與非易失性共存的憶阻器件的制備方法，其特征在于：所述步驟四中甩膠機的轉速為500r/min。

9.一種如權利要求1-6任意一項所述的易失性與非易失性共存的憶阻器件的備選制備方法，其特征在于：所述備選方法包括以下步驟：

步驟一：真空環境下，將硅襯底固定在濺射系統的靶槍上，在其上安裝第一塊掩模版，選取鉑作為濺射源，通過磁控濺射儀沉積得到厚度為90nm的鉑電極，鉑電極均勻覆蓋在硅襯底的上表面，此時在鉑電極上方安裝第二塊掩模版；

步驟二：保持步驟一的真空環境，更換二氧化硅濺射源，在鉑電極的上表面均勻濺射出厚度為80nm的二氧化硅介質層，再向介質層上方放上第三塊掩模版；

步驟三：取Mxene和去離子水按照1:200的質量比混合，利用超聲分散攪拌10min，制得Mxene懸濁液；

步驟四：吸取步驟三中Mxene懸濁液的上層濁清液，滴在二氧化硅介質層上，通過甩膠機旋涂60s，甩膠機轉速為500r/min，使得二氧化硅介質層的上表面均勻覆蓋一Mxene材料膜，從而制得中間功能層；

步驟五：在步驟四制得的中間功能層上安裝第四塊掩模板，真空環境下，將安裝好掩模板的中間功能層固定在濺射系統的靶槍上，選取銀為濺射源，并濺射沉積得到厚度為100nm的銀電極；

步驟六：保持步驟五的真空環境，更換氮化鈦濺射源，在所述上導電電極的上表面均勻濺射出80nm的氮化鈦保護層，從而制備獲得易失性與非易失性共存的憶阻器件。