[發明專利]一種非晶鈦酸鍶薄膜器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201711474152.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108232011B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 湯卉;唐新桂;劉秋香;蔣艷平;張天富
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種非晶鈦酸鍶薄膜器件的制備方法，包括：在基底表面旋涂底電極溶液后退火，形成底電極；在所述底電極表面旋涂鈦酸鍶溶液后進行烘烤，形成酸鍶薄膜；將所述鈦酸鍶薄膜進行退火處理，形成非晶薄膜；在所述非晶薄膜表面進行電子束蒸發濺射形成頂電極，得到非晶鈦酸鍶薄膜器件。本發明提供的非晶鈦酸鍶薄膜器件的最大的創新點在器件的主體氧化物薄膜層為非晶薄膜，并且制備方法工藝簡單，制備過程中對溫度的要求較低，能夠進行批量生產，而且制備得到的鈦酸鍶薄膜器件的穩定性好、耐疲勞能夠循環使用，開關比大，400℃退火時開關比達到10³，應用領域廣泛。

技術領域

本發明涉及功能薄膜器件技術領域，尤其涉及一種非晶鈦酸鍶薄膜器件及其制備方法。

背景技術

近幾十年，電子計算機技術不斷優化標志著現代信息技術的快速發展，不斷的改變著人們的生活方式。存儲器是信息技術不可或缺的載體，是集成電路領域最重要的技術之一。Flash存儲器件的尺寸在65nm以下時，傳統的多晶硅浮柵結構Flash存儲器的擦寫速度與可靠性的矛盾以及柵介質漏電等問題限制了該器件的進一步優化。2000年美國休斯頓大學的Liu等人發現Pr_0.7Ca_0.3MnO₃薄膜中的阻變現象，掀起阻變存儲器研究熱潮，由于阻變存儲器的存儲密度高，重復的次數多且能多值存儲，使其成為現階段前景可觀的新一代存儲器件。

在外加電場的作用下，阻變存儲器的電阻值可以在高阻態和低阻態之間轉換，高阻態時器件的存儲狀態為0，在低阻態時器件的存儲狀態為1。高、低阻態的比值稱為開關比。阻變存儲器通常是三明治結構，由上下兩個電極和中間的阻變層組成。目前，研究并已報道的具有電阻轉變特性的阻變層從材料角度上大體可分為以下三類：有機材料、固態電解液材料和氧化物材料。

有機阻變材料主要有PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PEDOT：PSS(3,4-乙撐二氧噻吩單體：聚苯乙烯磺酸鹽)、PVK(聚乙烯咔唑)等，通常是一些小分子的有機物。固態電解液材料主要是指有Ag或者Cu的硫系化合物，其阻變機理是易氧化的金屬電極的氧化還原反應和陽離子的遷移形成的導電細絲。氧化物的阻變材料又可以細分為多元氧化物和二元氧化物的阻變材料，主要包含SrTiO₃、SrZrO₃(鋯酸鍶)、SrRuO₃等多元氧化物和HfO₂(氧化鉿)、TiO₂(氧化鈦)、ZrO₂(氧化鋯)等二元氧化物。

現有技術制備阻變存儲類器件的原材料昂貴，制備要求溫度高，工藝復雜且穩定性差易疲勞，難以進行大批量工業化生產。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種非晶鈦酸鍶薄膜器件及其制備方法，本發明提供的非晶鈦酸鍶薄膜器件具有明顯的二極管阻變效應，而且制備工藝簡單、周期較短，其阻變性能顯著而且便于大規模生產。

本發明提供了一種非晶鈦酸鍶薄膜器件，包括：

基底；

設置在所述基底表面的底電極；

設置在所述底電極表面的非晶鈦酸鍶薄膜；

設置在所述非晶鈦酸鍶薄膜表面的頂電極。

在本發明中，所述基底優選為玻璃(Glass)、硅片(Si片)、LaNiO₃/Si、SrRuO₃/Si、LaRuO₃/Si、LaMnO₃/Si、SrMnO₃/Si、氧化鎂(MgO)鈦酸鍶摻鈮(SrTiO₃:Nb)或鉑/鈦/二氧化硅/硅(100)(Pt/Ti/SiO₂/Si(100))(商用基片)。在本發明中，所述玻璃優選為FTO導電玻璃(ITO/Glass)。