[發明專利]面內讀寫的鐵電阻變存儲器及其增強讀/寫信號的方法

有效

• 申請號: 201810165811.5
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108389962B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 江安全;陳東方
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，單元結構包括鐵電薄膜層（103）和設置在鐵電薄膜層（103）表面的面內讀寫電極對（105），所述面內讀寫電極對（105）之間有間隙（107）；所述鐵電薄膜層（103）的電疇的極化方向（1031或者1033）不平行于所述面內讀寫電極對（105）平面的法線方向；

其中，鐵電薄膜層（103）中電疇的極化方向（1031或者1033）在三維層面上不與面內讀寫電極對平行，但面內極化方向分量應與面內讀寫電極對所成夾角保持不變。

2.如權利要求1所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，鐵電阻變存儲器單元中，寫信號或讀信號被偏置在所述面內讀寫電極對（105）上。

3.如權利要求2所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，鐵電阻變存儲器單元中，面內讀寫電極對（105）方向與電疇取向的水平方向呈現不同夾角，當外加電壓大于矯頑電壓時，電極間電疇翻轉與外部未翻轉的電疇之間形成導電疇壁，可讀出不同大小的電流。

4.如權利要求1所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，所述間隙（107）的最小間距為2納米，最大間距為10微米；所述間隙（107）的寬度大于或等于5納米且小于或等于10微米；所述鐵電薄膜層（103）的厚度大于或等于10納米且小于或等于10微米；所述面內讀寫電極對（105）的厚度大于或等于10納米且小于或等于500納米。

5.如權利要求1所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，所述鐵電薄膜層（103）擁有大面積的單疇結構，其中疇面積大于或等于10平方微米。

6.如權利要求1所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，所述鐵電薄膜層（103）具體材料選自（110）取向的鐵酸鉍鹽、摻La的鐵酸鑭鉍鹽和鋯鈦酸鉛鹽，或者選自鉭酸鋰鹽或鈮酸鋰鹽。

7.如權利要求1所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，還包括基底（101），所述鐵電薄膜層（103）設置在所述基底（101）之上；所述基底材料為硅片，或者為SrTiO₃（110）單晶基片。

8.如權利要求1所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器，其特征在于，面內讀寫電極對通過光刻或電子束刻蝕制備得到。

9.如權利要求1-8之一所述的面內讀寫的鐵電阻變存儲器增大讀取信號的方法，其特征在于具體操作如下：

在所述面內讀寫電極對（105）中的左電極（1051）和右電極（1053）之間偏置一個大于矯頑電壓的電壓，使面內讀寫電極對中間處薄膜的電疇發生翻轉；電疇翻轉的區域與未發生翻轉的區域之間形成導電的疇壁，存儲單元進入開態；調整存儲單元電極對與電疇的水平夾角：當面內讀寫電極對（105）方向與電疇翻轉的面內方向平行時，在矯頑電壓附近讀出的開態電流為nA量級；當面內讀寫電極對（105）的方向與電疇翻轉的水平方向成一定夾角時，薄膜的矯頑電壓上升，開態電流也急劇升高；當面內讀寫電極對（105）方向與電疇翻轉的水平方向成近90度夾角時，此時矯頑電壓達到最大，同時開態電流升至300nA量級。