[發明專利]錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器及其制備、使用方法有效
| 申請號： | 201610080392.6 | 申請日： | 2016-02-06 |
| 公開（公告）號： | CN105609633B | 公開（公告）日： | 2017-12-15 |
| 發明（設計）人： | 張偉風;魏凌;劉鵬飛 | 申請（專利權）人： | 河南大學 |
| 主分類號： | H01L45/00 | 分類號： | H01L45/00 |
| 代理公司： | 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104 | 代理人： | 劉建芳,李伊寧 |
| 地址： | 475001*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 錳酸釔 薄膜 臺階 能耗 存儲器 及其 制備 使用方法 | ||
1.一種錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：包括Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底層和設置在Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底層上表面的YMO薄膜臺階層，YMO薄膜臺階層包括YMO薄膜厚層和YMO薄膜薄層，YMO薄膜臺階層的上表面設置有金屬上電極層，Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底層中的Pt層作為下電極層。
2.根據權利要求1所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：所述的Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底層中的Pt層開設有多組豎向設置的開槽，使Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底層中的Pt層形成多組豎向設置的條狀Pt下電極，金屬上電極層由橫向設置的多組條狀金屬上電極組成，豎向設置的多組條狀Pt下電極、橫向設置的多組條狀金屬上電極以及條狀Pt下電極與條狀金屬上電極交叉處設置的YMO薄膜臺階層形成陣列式結構，且條狀金屬上電極位于Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底層上方，條狀Pt下電極與條狀金屬上電極的交叉處均設置有YMO薄膜臺階層，且YMO薄膜臺階層的上表面與條狀金屬上電極的下表面連接，YMO薄膜臺階層的下表面與條狀Pt下電極的上表面連接。
3.根據權利要求2所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：每組條狀金屬上電極均由三根平行設置的條狀金屬子電極組成，且兩根條狀金屬子電極分別與對應的YMO薄膜臺階層中YMO薄膜厚層的上表面連接，另一根條狀金屬子電極分別與對應的YMO薄膜臺階層中YMO薄膜薄層的的上表面連接。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：所述的金屬上電極層采用Pt金屬上電極層。
5.根據權利要求2或3所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：所述的條狀金屬上電極通過磁控濺射法制備，直徑為10～100μm，厚度為20～200nm。
6.根據權利要求1所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：所述的YMO薄膜臺階層采用脈沖激光沉積法、分子束外延法、真空鍍膜法或磁控濺射法制備。
7.根據權利要求1所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，其特征在于：所述的YMO薄膜臺階層為多晶薄膜臺階層。
8.一種如權利要求1至7任一所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
A：將Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底浸泡后洗凈并吹干，再在Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底上用光刻形成100～1000μm的條狀Pt下電極；
B：在Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底上表面沉積YMO薄膜臺階層；
首先將帶有正方形網格圖形的金屬掩膜板A固定在Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底上表面，使每一個掩模單元位于條狀Pt下電極之上，隨后在Pt/TiO2/SiO2/Si復合襯底上表面沉積YMO薄膜臺階層，控制沉積時間使YMO薄膜厚度達到10～50nm，形成YMO薄膜臺階層中YMO薄膜薄層；
然后，在YMO薄膜薄層上再設置另外一個金屬掩模板B，遮擋從金屬掩模板A中露出的部分YMO薄膜薄層，遮擋的面積為YMO薄膜薄層面積的1/3～1/2，然后在YMO薄膜薄層中未被遮擋部分繼續沉積YMO薄膜，控制沉積時間使該部分YMO薄膜厚度達到60～550nm，形成YMO薄膜臺階層中YMO薄膜厚層；
C：去掉金屬掩模板A和金屬掩模板B，在YMO薄膜臺階層的上表面制備條狀金屬上電極；將帶有條狀圖形的金屬掩膜板C固定在YMO薄膜臺階層的上表面，然后利用離子濺射技術在YMO薄膜臺階層上表面濺射一層陣列式金屬電極薄膜；
D：去掉金屬掩膜板C最終得到YMO薄膜臺階低能耗阻變存儲器。
9.一種如權利要求1至7任一所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
a：連接電路后打開電源；
b：設定電流掃描方式與區間，使寫入電流先增大再減小；設存儲器高阻態為二進制狀態0，低阻態為二進制狀態1，且存儲器最初是高阻態0；
c：寫入低阻態，即存儲器從0→1；運行電源設定程序，逐漸增大寫入電流，當電流增大到一定程度I＝1×10-4A時，YMO薄膜臺階低能耗阻變存儲器整體和YMO薄膜臺階的分壓均會突然減小，表明存儲器從高阻態0跳變到了低阻態1，寫入成功；
d:寫入高阻態，即存儲器從1→0；運行電源設定程序，逐漸增大寫入電流，當電流增大到一定程度I＝1×10-3A時，存儲器整體和YMO薄膜臺階的分壓均會突然增大，表明存儲器從低阻態1跳變到了高阻態0，寫入成功；
e：分別按照低阻態和高阻態的寫入方法，按照需要反復寫入和讀取低阻態和高阻態。
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