[發(fā)明專利]一種基于鈮的氧化物的選通器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810392810.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108539014B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;陳傲;馬國(guó)坤;何玉立;陳欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種基于鈮的氧化物的選通器件，從下至上依次包括底電極、轉(zhuǎn)換層和頂電極，所述底電極為TiN或?qū)щ姴Ａ?，所述轉(zhuǎn)換層為鈮的氧化物，所述頂電極為鉑。本發(fā)明以鈮的氧化物為轉(zhuǎn)換層，以TiN或?qū)щ姴Ａ榈纂姌O、金屬鉑為頂電極，構(gòu)成了電學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異的基于鈮的氧化物的選通器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所提供的選通器件循環(huán)測(cè)試100圈，所得曲線的偏移程度很小，說明其具有優(yōu)異的電學(xué)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子材料與元器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于鈮的氧化物的選通器件及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著云時(shí)代的來臨，大數(shù)據(jù)(Big data)也吸引了越來越多的關(guān)注，相應(yīng)的大數(shù)據(jù)需要海量的存儲(chǔ)空間。高密度交叉點(diǎn)陣存儲(chǔ)器作為下一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)器件的有力競(jìng)爭(zhēng)者，具有廣闊的市場(chǎng)前景。然而，這種結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)之一是通過相鄰存儲(chǔ)器單元的漏電流會(huì)引起潛行路徑的問題。這些漏電流可能導(dǎo)致無意義的存儲(chǔ)器尋址和讀取錯(cuò)誤。潛行路徑問題還會(huì)增加功耗并限制交叉開關(guān)陣列的大小，從而將會(huì)嚴(yán)重影響存儲(chǔ)器的性能。

選通器件具有較高的非線性值和開態(tài)電流密度，減少漏電流，可以克服潛行路徑問題，從而滿足高密度存儲(chǔ)的需求。選通器件的電阻轉(zhuǎn)變機(jī)理與組成器件的材料性能密切相關(guān)。不同類型的介質(zhì)材料將導(dǎo)致電阻轉(zhuǎn)變極性、非線性值等性能的差異，組成選通器件的介質(zhì)材料范圍非常廣泛，不同材料的制備方法也不盡相同，每種方法都有其使用范圍。總的來說分為硅基選通管、氧化物勢(shì)壘選通管、閾值開關(guān)選通管、混合離子-電子導(dǎo)體選通管和場(chǎng)助非線性選通管等。

其中閾值開關(guān)選通管可以在高電壓操作下與電阻開關(guān)存儲(chǔ)器件兼容的電流密度下工作，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過施加電場(chǎng)能夠使其發(fā)生高低電阻的易失性轉(zhuǎn)變而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇性存儲(chǔ)。但現(xiàn)有技術(shù)中的閾值開關(guān)選通管的穩(wěn)定性較差，不能滿足市場(chǎng)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于鈮的氧化物的選通器件及其制備方法。本發(fā)明所提供的選通器件具有優(yōu)異的電學(xué)穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種基于鈮的氧化物的選通器件，從下至上依次包括底電極、轉(zhuǎn)換層和頂電極，所述底電極為TiN或?qū)щ姴Ａ?，所述轉(zhuǎn)換層為鈮的氧化物，所述頂電極為鉑。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電玻璃為FTO導(dǎo)電玻璃、ITO導(dǎo)電玻璃或ZTO導(dǎo)電玻璃。

優(yōu)選的，所述底電極的厚度為50～300nm，所述底電極極的面積為0.16～16μm²。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)換層的厚度為30～100nm，所述轉(zhuǎn)換層的面積為0.16～16μm²。

優(yōu)選的，所述頂電極的厚度為50～300nm，所述頂電極的面積為0.16～16μm²。

本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述的基于鈮的氧化物的選通器件的制備方法，包括如下步驟：

(1)以氬氣為工作氣體，以五氧化二鈮靶為濺射靶，在底電極表面進(jìn)行第一濺射，得到基于鈮的氧化物的選通器件半成品；

(2)以氬氣為工作氣體，以鉑靶為濺射靶，在所述基于鈮的氧化物的選通器件半成品的鈮的氧化物表面進(jìn)行第二濺射，得到基于鈮的氧化物的選通器件。

優(yōu)選的，所述第一濺射的系統(tǒng)壓力為3～5Torr，所述第一濺射的溫度為285～315K。

優(yōu)選的，所述第一濺射的功率為100～140W，所述第一濺射的時(shí)間為600～2000s。

優(yōu)選的，所述第二濺射的系統(tǒng)壓力為3～5Torr，所述第二濺射的溫度為285～315K。

優(yōu)選的，所述第二濺射的功率為80～120W，所述第二濺射的時(shí)間為200～1200s。