[實用新型]一種基于鈣鈦礦雙柵碳納米管鐵電存儲器

有效

• 申請號: 201520909519.1
• 申請日: 2015-11-16
• 公開（公告）號: CN205104493U
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 譚秋紅;王前進;劉應開;楊志坤;羅文平;譚秋艷
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: H01L29/792
• 分類號: H01L29/792;H01L29/423;H01L29/51;H01L29/10;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 昆明科陽知識產權代理事務所 53111
• 代理人: 董建國

技術領域

本實用新型屬于存儲器技術領域，具體涉及一種基于鈣鈦礦雙柵碳納米管鐵電存儲器。

背景技術

目前用作鐵電存儲器電極材料主要是高功函數的金屬電極Pt，然而Pt作為柵極和源漏電極，由于它的附著力和晶格失陪較大，影響了BNT的抗疲勞性能及鐵電性能和CNTs導電性能，使得鐵電存儲器的抗疲勞和保持性能損失嚴重。并且，目前的CNTs陣列的制備方法復雜，需要對基片預先圖案化處理，且很難得到定位、定向的大面積尺寸上的規則有序碳納米管陣列。這些制備方法還對對鐵電薄膜的性能影響較大，因此進一步影響了鐵電存儲器的抗疲勞和保持性能。

實用新型內容

為解決以上技術存在的問題，本實用新型提供一種器件尺寸小、器件功耗少、器件抗疲勞和保持性能的能力強的基于鈣鈦礦雙柵碳納米管鐵電存儲器。

其技術方案為：

一種基于鈣鈦礦雙柵碳納米管鐵電存儲器，包括襯底層、柵電極、鐵電絕緣層、碳納米管條紋陣列、源電極和漏電極，所述襯底層上設置有柵電極，柵電極上設置有鐵電絕緣層，鐵電絕緣層上設置有碳納米管條紋陣列，碳納米管條紋陣列上設置有源電極和漏電極。

進一步，所述襯底層的材料為金屬硅。

進一步，所述柵電極包括第一層柵電極和第二層柵電極，第一柵電極的材料為pt，第二柵電極的材料為鈣鈦礦結構的LaNiO3。

進一步，所述鐵電絕緣層的材料為(Bi,Nd)4Ti3O12。

進一步，所述源電極和漏電極的材料是鈣鈦礦結構的LaNiO3。

襯底層是鐵電存儲器的第一層，襯底層為Si材料，是整個器件的基底并且與大規模集成電路相兼容層。

柵電極是鐵電存儲器的第二層，柵電極是通過激光脈沖沉積在襯底層上的，柵電極由高金屬功函的Pt和準立方鈣鈦礦結構LaNO3相結合。采用Pt和LaNiO3作為柵電極，能有效的穩定BNT的鐵電性能，減少BNT中氧空位對鐵電存儲器抗疲勞和保持性能的損耗。

鐵電絕緣層是鐵電存儲器的第三層，鐵電絕緣層是利用激光脈沖沉積在第二層柵電極上的，鐵電絕緣層是鐵電薄膜BNT材料，BNT在這里既是整個器件的絕緣層，有效阻止電流從上往下泄漏；又是整個存儲器擁有存儲效果的關鍵，根據鐵電絕緣層極化的電滯回線調控溝道載流子而產生存儲效果。

碳納米管條紋陣列形成溝道層，溝道層是鐵電存儲器的第四層，碳納米管條紋陣列是侵泡在濃度為10mg/L的SWCNT/DCE懸浮液中直接衍生的，溝道層作用是提供溝道載流子，通過電場調控運輸從而產生電流。

鐵電存儲器的第五層和第六層導電源電極和漏電極為LaNiO3材料，導電源電極和漏電極是利用激光脈沖沉積在溝道層上的，作用是能穩定和更好的接觸碳納米管條紋陣列的導電電極。

本實用新型的有益效果：

1.本發明制備的雙柵碳納米管場效應晶體管存儲器在室溫下具有比較高的載流子遷移率、開關電流比、存儲窗口、抗疲勞性能和保持時間，是一種理想的鐵電存儲器件。

2．通過改變制備條件，可以控制鐵電薄膜的厚度和碳納米管的結構，從而影響器件的操作電壓和存儲性能。

3．利用本發明制備的鐵電碳納米場效應晶體管存儲器與傳統的硅基地相比，制備工藝簡單，成本低廉。

4．本發明制備的鐵電碳納米場效應晶體管存儲器與氧化物半導體溝道層的場效應晶體管存儲器相比，碳納米管具有很高的載流子遷移率，降低了器件的操作電壓，提高了器件的存儲性能。

5．本發明制備的鐵電碳納米場效應晶體管存儲器與有機場效應晶體管存儲器相比，有機場效應晶體管存儲器的遷移率在高溫下降低。而碳納米管的遷移率在高溫下性能影響較小，因此鐵電碳納米場效應晶體管存儲器在高溫下具有優良的性能和可靠性。

附圖說明

圖1為鐵電存儲器分層結構示意圖；

其中，1-襯底層，2-柵電極，21-第一層柵電極，22-第二層柵電極，3-鐵電絕緣層，4-碳納米管條紋陣列，5-源電極，6-漏電極。

具體實施方式

一種基于鈣鈦礦雙柵碳納米管鐵電存儲器，包括襯底層1、柵電極2、鐵電絕緣層3、碳納米管條紋陣列4、源電極5和漏電極6，所述襯底層1上設置有柵電極2，柵電極2上設置有鐵電絕緣層3，鐵電絕緣層3上設置有碳納米管條紋陣列4，碳納米管條紋陣列4上設置有源電極5和漏電極6。

所述襯底層1的材料為金屬硅。

所述柵電極2包括第一層柵電極21和第二層柵電極22，第一柵電極的材料為pt，第二柵電極2的材料為鈣鈦礦結構的LaNiO3。