[發明專利]一種基于二維電子氣的互補型憶阻器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110245476.1
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113078260B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 程曉敏;朱云來;何柱力;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 王世芳;曹葆青

1.一種基于二維電子氣的互補型憶阻器，其特征在于，利用半導體突變異質結界面產生的二維電子氣作為上、下電極，異質結的一部分作為阻變開關層，電子運動局域在一定的方向上，從而導致導電絲的生長具有導向性，使得器件高低阻態和操作電壓的一致性得到提高，上下雙極性憶阻器阻變開關層皆為異質結的一部分，從而使得器件整體電阻提升，

其為五層對稱通孔結構，分別為第一層、第二層、隔離層、第三層和第四層，其中，第一層和第二層相互貼合形成第一突變異質結界面，第一層和第二層相互貼合形成的突變異質結界面產生的二維電子氣作為下電極，隔離層用于隔離上、下電極，第三層和第四層相互貼合形成的第二突變異質結界面產生的二維電子氣作為上電極，隔離層設置有通孔，通孔內設置有中間電極，

上、下電極關于隔離層對稱，且第一層和第四層的材料相同、厚度相同，第二層和第三層的材料相同、厚度相同，

所述隔離層材質為SiO₂，所述中間電極的材質為Cu、Ag、Cu的合金化合物或Ag的合金化合物，厚度為20nm～100nm。

2.如權利要求1所述的一種基于二維電子氣的互補型憶阻器，其特征在于，半導體突變異質結為氧化物異質結。

3.如權利要求2所述的一種基于二維電子氣的互補型憶阻器，其特征在于，氧化物異質結中第一層選用的材料和第二層選用的材料均可從以下材料中進行選取：二元氧化物、三元氧化物、二元氧化物或三元氧化物對應的摻雜氧化物，且第一層材料和第二層材料滿足形成突變異質結的條件。

4.如權利要求3所述的一種基于二維電子氣的互補型憶阻器，其特征在于，氧化物異質結中第一層選用的材料和第二層選用的材料均可從以下材料中進行選取：TiO₂、FeSrO₄、Al₂O₃、HfO₂和Ta₂O₅。

5.如權利要求4所述的一種基于二維電子氣的互補型憶阻器，其特征在于，氧化物異質結的厚度為10nm～20nm。

6.制備如權利要求1-5之一所述憶阻器的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

(1)采用原子層沉積法、磁控濺射法、熱蒸發法中的一種或者多種方法在襯底上制備第一突變異質結，以第一突變異質結界面產生的二維電子氣作為下電極，

(2)在第一突變異質結上制備隔離層，在隔離層中刻蝕獲得通孔，

(3)在通孔中制備中間電極，

(4)在隔離層上采用原子層沉積法、磁控濺射法、熱蒸發法中的一種或者多種方法制備第二突變異質結，以第二突變異質結界面產生的二維電子氣作為上電極。