[發明專利]一種基于金屬摻雜的雙向閾值選通器及其制備方法

有效

• 申請號: 201911135800.3
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111106238B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 裴艷麗;邵徽紅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H10N70/00
• 分類號: H10N70/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發明涉及一種基于金屬摻雜的雙向閾值選通器及其制備方法，選通器由襯底、底電極、介質層和頂電極依次疊加構成，所述介質層為摻雜活潑金屬元素的過渡金屬氫氧化物。本發明中底電極和頂電極采用同種材料，摻雜活潑金屬離子的過渡金屬氫氧化物介質層采用可印刷的溶液法低溫制備。本發明通過溶液法制備，方法簡單、工藝溫度低、成本低、與柔性電路工藝兼容性好；閾值選通具有雙向性，可以有效解決雙極型阻變存儲器交叉陣列結構中的電流交叉串擾問題。

技術領域

本發明涉及半導體存儲器件領域，更具體地，涉及一種基于金屬摻雜的雙向閾值選通器及其制備方法。

背景技術

隨著大數據時代的到來，電子設備對非易失存儲器的集成度和性能都提出了更高的要求，但傳統基于浮柵型晶體管結構的閃存卻面臨著功耗高、可靠性差、集成度接近理論極限的困擾，近些年來產業和研究機構一直致力于開發下一代新型非易失存儲器件。阻變存儲器由于其器件結構簡單、擦寫速度快、功耗低、3D存儲潛力及與CMOS工藝兼容等優點而引起了學術界和工業界的高度重視，是下一代非易矢性存儲器的有力競爭者。通常，高密度阻變存儲器件采用交叉陣列結構，但是其存在著嚴重的串擾電流問題，導致器件發生信息誤讀。十字交叉陣列結構的串擾電流問題是其在應用道路上必須要解決的問題。

發明內容

本發明為克服上述現有技術阻變存儲器由存在串擾電流的問題，提供一種基于金屬摻雜的雙向閾值選通器及其制備方法，在阻變存儲器引入選通器，抑制電流的交叉串擾問題，且制備方法簡單。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種基于金屬摻雜的雙向閾值選通器由襯底、底電極、介質層和頂電極依次疊加構成，所述介質層為摻雜活潑金屬元素的過渡金屬氫氧化物。過渡金屬氫氧化物可以為Ni(OH)₂等

優選的，在所述襯底可以為絕緣硬質襯底或絕緣柔性襯底。絕緣硬質襯底可以為Si/SiO₂、Si/Si₃N₄等，或玻璃襯底、藍寶石等；絕緣柔性襯底可以PET(Polyethyleneterephthalate，聚對苯二甲酸乙二醇酯)或PI(Polyimide，聚酰亞胺)；

優選的，所述頂電極和所述底電極為同種材料，均為金屬或透明導電薄膜。金屬可以為Pt、Au，透明導電薄膜可以為ITO(氧化銦錫)。頂電極和底電極為同一種材料，選通器的器件結構具有對稱性。

優選的，所述介質層中的摻雜活潑金屬元素為易于發生氧化還原反應的金屬元素。摻雜元素為Ag、Cu、Li等易于發生氧化還原反應的金屬元素。

優選的，在所述介質層中，所述摻雜活潑金屬元素的所占的比例低于10％。

還提供一種用于制備上述基于金屬摻雜的雙向閾值選通器的方法，包括以下的步驟：

步驟一：配置混合有二甲氧基乙醇溶液和摻雜活潑金屬元素有機溶液的前驅體溶液；前驅體溶液可以是過渡金屬硝酸鹽的有機溶液，并添加摻雜活潑金屬元素的金屬鹽，溶劑采用二甲氧基乙醇等有機溶液，也可以是水溶液；可加入乙酰丙酮等作為燃燒劑降低反應溫度，加入氨水等調節pH值，經過攪拌、過濾、靜置等工藝配制而成；

步驟二：在襯底上沉積底電極，并改善底電極表面的親水性；

步驟三：旋涂或者印刷前驅體溶液，之后進行熱處理，使前驅體發生反應生成氫氧化物薄膜，形成介質層；

步驟四：在介質層上沉積頂電極。

優選的，在所述步驟二中，通過等離子體處理或者UV處理改善底電極表面的親水性。

優選的，在所述步驟三中，熱處理溫度低于300度，熱處理的形式為熱板處理或熱板處理結合UV處理。

優選的，介質層形成后進行退火處理。提高過渡金屬氫氧化物介質層的致密性。