[發明專利]一種基于MnZn共摻雜BiFeO

在審

• 申請號: 201810812947.0
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN110752289A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 楊正春;李珍;臧傳來;吳家剛;周寶增;趙金石;張楷亮
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 12214 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王秀奎

1.一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器，其特征在于，自下而上由下電極、阻變層和上電極依次疊加設置而成，阻變層為MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜，摻雜形式為原子類型，在MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜中，摻雜金屬為Mn和Zn，摻雜金屬Mn和Zn的摩爾數/(金屬錳、鋅和鐵的摩爾數之和)為1—10％，摻雜金屬Mn和Zn的摩爾比為(1—3)：(2—4)。

2.根據權利要求1所述的一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器，其特征在于，摻雜金屬Mn和Zn的摩爾數/(金屬錳、鋅和鐵的摩爾數之和)為1—5％。

3.根據權利要求1或者2所述的一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器，其特征在于，下電極厚度為50-200nm、阻變層厚度為1-100nm、上電極厚度為50-200nm。

4.根據權利要求3所述的一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器，其特征在于，下電極厚度為100-200nm、阻變層厚度為50-80nm、上電極厚度為100-200nm。

5.根據權利要求1或者2所述的一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器，其特征在于，下電極為導電金屬、金屬合金、導電金屬化合物或其他導電材料中的一種，上電極為導電金屬、金屬合金、導電金屬化合物或其他導電材料中的一種；導電金屬為Ta、Cu、Ag、W、Ni、Al或Pt的一種；金屬合金為Pt/Ti、Ti/Ta、Cu/Ti、Cu/Au、Cu/Al或Al/Zr合金的一種；導電金屬化合物為TiN或ITO；其他導電材料如AZO、FTO、石墨烯或者納米銀線的一種。

6.一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器的制備方法，其特征在于，采用磁控濺射方法進行制成，按照下述步驟進行制備：

步驟1，選擇硅為襯底，利用磁控濺射法在硅襯底上設置二氧化鈦層作為粘附層；

步驟2，利用磁控濺射法在硅襯底的粘附層上設置下電極，即將作為下電極的材料作為靶材料放在靶臺上，對硅襯底進行磁控濺射；

步驟3，利用磁控濺射法在下電極上設置阻變層，即將作為阻變層的材料作為靶材料設置在靶臺上，對下電極進行磁控濺射；

步驟4，利用磁控濺射法在阻變層上設置上電極，即將作為上電極的材料作為靶材料設置在靶臺上，對阻變層進行磁控濺射。

7.根據權利要求6所述的一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器的制備方法，其特征在于，在步驟1中，使用超聲儀進行硅襯底清洗，如將硅襯底置于超聲儀中，依次用丙酮、無水乙醇、去離子水分別超聲15min；利用磁控濺射法在硅襯底上設置二氧化鈦層時，磁控濺射真空度小于10^-4Pa、硅襯底溫度為室溫20—25攝氏度、工作壓強為0.3～0.8Pa、濺射功率為50～100W；在步驟2中，磁控濺射真空度小于10^-4Pa、襯底溫度為室溫20—25攝氏度、工作壓強為0.3～0.8Pa、濺射功率為50～100W，通入惰性保護氣體流程為10—30sccm，時間為20—60min。

8.根據權利要求6所述的一種基于MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜的阻變存儲器的制備方法，其特征在于，在步驟3中，磁控濺射真空度小于10^-4Pa、襯底溫度為室溫、工作壓強為0.3～0.8Pa、濺射功率為50～80W，通入惰性保護氣體流程為10—30sccm，時間為20—60min；阻變層的材料為金屬錳和鋅共摻雜BiFeO₃，在MnZn共摻雜BiFeO₃薄膜中，摻雜金屬為Mn和Zn，摻雜金屬Mn和Zn的摩爾數/(金屬錳、鋅和鐵的摩爾數之和)為1—10％，優選1—5％，摻雜金屬Mn和Zn的摩爾比為(1—3)：(2—4)。