[發(fā)明專利]非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器及其制備方法和操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510036586.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN104637949B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江安全;耿文平;江鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L27/11507
• 分類號(hào): H01L27/11507;G11C11/22
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,盛志范

1.一種非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，包括第一電極層（107）、第二電極層（103）和設(shè)置在所述第一電極層（107）與第二電極層（103）之間的鐵電薄膜層（105），其特征在于，所述第一電極層（107）中設(shè)置有將其分為至少兩個(gè)部分的間隙（109），所述鐵電薄膜層（105）的電疇（1051，1053）的極化方向不垂直且不平行所述第一電極層（107）的法線方向；

其中，在所述第一電極層（107）中的鄰接所述間隙（109）的兩個(gè)部分之間偏置某一方向的讀信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)所述間隙（109）的部分所述鐵電薄膜層（105）的電疇局部被反轉(zhuǎn)而建立疇壁導(dǎo)電通道。

2.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述第一電極層中（107）的至少兩個(gè)部分包括第一讀電極部分和第二讀電極部分，所述第一讀電極部分和第二讀電極部分組成讀電極對(duì)，所述讀信號(hào)被偏置在所述讀電極對(duì)上。

3.如權(quán)利要求1或2所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，在所述第一電極層（107）和第二電極層（103）之間可操作地偏置寫信號(hào)以使所述鐵電薄膜層（105）中的電疇（1051，1053）的極化方向發(fā)生統(tǒng)一地翻轉(zhuǎn)。

4.如權(quán)利要求1或2所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，還包括第三電極層（230），所述第三電極層（230）與所述第二電極層（103）相對(duì)地設(shè)置；

其中，在所述第三電極層（230）與所述第二電極層（103）之間可操作地偏置寫信號(hào)以使所述鐵電薄膜層（105）中的電疇（1051，1053）的極化方向發(fā)生統(tǒng)一地翻轉(zhuǎn)；

在所述第三電極層（230）與所述第一電極層（107）之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層（210）。

5.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述間隙的間距（d）大于或等于2納米且小于或等于500納米；

所述間隙的寬度（w）大于或等于5納米且小于或等于500納米。

6.如權(quán)利要求1或2或5所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述間隙的間距（d）小于所述鐵電薄膜層（105）的厚度。

7.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，還包括基底（100），所述第一電極層（107）或第二電極層（103）設(shè)置在所述基底（100）之上。

8. 如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述鐵電薄膜層（105）為鐵酸鉍BiFeO₃、摻La的鐵酸鉍鹽(Bi,La) FeO₃、鋯鈦酸鉛鹽(Pb,Zr)TiO₃或者鈮酸鋰鹽LiNbO₃。

9.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述鐵電薄膜層（105）的厚度大于或等于5納米且小于或等于500納米。

10.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述第一電極層（107）的厚度大于或等于5納米且小于或等于100納米。

11.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，通過控制所述鐵電薄膜層（107）生長(zhǎng)的晶向，以至于所述鐵電薄膜層（105）的電疇（1051，1053）的極化方向不垂直且不平行所述第一電極層（107）的法線方向。

12.如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器，其特征在于，所述間隙（109）中被填入或部分填入絕緣介質(zhì)材料。

13.一種如權(quán)利要求1所述的非破壞性讀出鐵電存儲(chǔ)器的制備方法，其特征在于具體步驟包括：

提供基底并在基底上形成第二電極層（103）；

形成鐵電薄膜（105）；以及

在所述鐵電薄膜層（105）上形成帶有所述間隙（109）的第一電極層（107）。

14. 如權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于，還包括步驟：

在所述第一電極層（107）上沉積絕緣介質(zhì)層（210）；以及

在所述絕緣介質(zhì)層（210）上形成第三電極層（109）。