[發明專利]一種寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011206255.5
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112382722B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 劉舉慶;聶毅杰;李銀祥
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 朱少華

本發明公開了一種寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器及其制備方法，屬于阻變存儲器件領域。該存儲器件包括：襯底、底電極、阻變功能層和頂電極。所述阻變功能層為通過旋涂兩種聚合物混合溶液制備的表面含有納米孔洞的有機聚合物薄膜。通過改變混合溶液的旋涂條件，能夠實現薄膜孔洞尺寸可調，進而實現器件寫入電壓的精確調控。本發明的存儲器件結構簡單、易于加工，展現出非易失性存儲特性且能夠實現對寫入電壓進行精確調控，在信息存儲領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及新型半導體存儲器技術領域，具體地說，涉及一種寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器及其制備方法。

背景技術

近年來，信息技術的快速發展和多媒體應用的“爆炸式”增長對數據存儲有了更高的要求。因此，獲得性能優良、價格低廉的存儲器件來實現對海量數據的存儲成為了人們的追求。其中，阻變存儲器因其具有簡單的“三明治”結構、存儲密度高、設計性強和低能耗等優點受到了科研工作者的廣泛關注。

存儲器按照其存儲類型的不同可以劃分為易失性存儲與非易失性存儲，其中易失性存儲在器件斷電后會丟失掉已存儲的數據，而非易失性存儲則不會因為器件的斷電而丟失已經存儲的數據。非易失性存儲主要包括一次寫入多次讀取(WORM)和閃存(Flash)即可重復擦寫(Rewritable)兩類。其中，非易失性Flash存儲器因其可重復性擦寫特性在大數據時代具有顯著地優勢。但到目前為止，Flash型阻變存儲器的寫入電壓大多較大，其寫入電壓受其材料與結構的限制，只能是一個固定的值，無法根據目標需求而調整存儲器的寫入電壓。因此現有的非易失性存儲器很難滿足未來信息存儲領域對存儲器超低功耗、多功能智能存儲的要求，限制了其在工業化應用中的發展。

申請號為201510271467.4，發明名稱為“低形成電壓的阻變存儲器及其制備方法”，該專利中的存儲器雖然具備低功耗寫入電阻的功能，但是制備工藝復雜，制備成本高，而且不能夠實現對寫入電壓的精確調控。

所以，設計一種制備工藝簡單、低成本、且能夠實現對寫入電壓進行精確調控的Flash型存儲器件成為當前信息技術發展中一個亟需解決的問題。

發明內容

鑒于傳統存儲器所具有的缺陷和不足，本發明的目的在于提供了一種寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器，其采用氧化銦錫(ITO)導電薄膜作為底電極；通過旋涂兩種聚合物的混合溶液在底電極上制備表面含納米孔洞且孔洞尺寸可調的的阻變功能層薄膜；蒸鍍金屬鋁(Al)作為頂電極。阻變功能層的制備方法是將聚合物的混合溶液旋涂于底電極上，然后置于環己烷溶劑中刻蝕，即可得到表面含納米孔洞的阻變功能層薄膜，通過控制旋涂儀的轉數來實現對阻變功能層薄膜表面納米孔洞尺寸的調控；通過對阻變功能層薄膜表面納米孔洞尺寸的調控，實現對存儲器寫入電壓的精確調控。

一種寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器，通過以下方法制備，具體步驟如下：

a)Glass/ITO(襯底/底電極)的清潔處理；

b)阻變功能層制備：采用混合溶液旋涂法制備表面含納米孔洞的有機聚合物薄膜；

c)頂電極制備：真空蒸鍍金屬鋁作為頂電極。

d)采用上述步驟制備出的寫入電壓可調的非易失性阻變存儲器，利用半導體測試儀，測試所得的阻變存儲器。

進一步的技術方案，所述的步驟a)中Glass/ITO(襯底/底電極)的清潔處理是將其依次在去離子水、乙醇、丙酮、去離子水中，分別超聲15-20min，用高純氮氣吹干；最后將襯底放入氧氣等離子體清洗機中處理3-5min。