[發明專利]一種具有類超晶格材料功能層的憶阻器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110280030.2
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113078262B
• 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

1.一種具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，其包括上電極、功能層和下電極，所述功能層是由硫系材料和氧化物材料層疊而成的類超晶格，氧化物和硫系材料交替疊加，金屬導電絲能在硫系材料層中沿著晶界生長，金屬導電絲的生長具有方向性，從而降低金屬導電絲生長的隨機性，以能提高憶阻器的電阻一致性，

其中，一個電極材料選用活性金屬，活性金屬選自Ag、Ag的合金化合物、Cu或Cu的合金化合物，另一個電極材料選用惰性電極材料，惰性電極材料選用Pt、Pd、TiW或Au。

2.如權利要求1所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，其功能層具有多個重復單元，每個單元為一層硫系材料和一層氧化物材料層疊而成，整個功能層中，硫系材料和氧化物材料交替層疊。

3.如權利要求2所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，硫系材料層的厚度為1nm～3nm，氧化物材料層的厚度為1nm～5nm。

4.如權利要求3所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，整個功能層具有3～20個重復單元。

5.如權利要求4所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，硫系材料為本征材料或者摻雜材料，其為Sb單質或者為Ge、Sb、Te、In、Bi元素組合成的化合物，其摻雜元素選自C、Cu、N、O、Si、Sc、Ti中的一種或者多種。

6.如權利要求4所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，硫系材料為GeTe、Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅或Ge₁Sb₂Te₄。

7.如權利要求5或6所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，氧化物材料為氧化硅或過渡金屬氧化物，其為二元金屬氧化物材料或者三元金屬氧化物材料。

8.如權利要求7所述的具有類超晶格材料功能層的憶阻器，其特征在于，氧化物材料為Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、GeO₂、SiO₂、HfAlO_x或HfZrO_x，其中，x的取值范圍為1～2。

9.一種制備如權利要求1-8任一所述的一種具有類超晶格材料功能層的憶阻器的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

(1)在襯底上制備下電極，

(2)采用原子沉積法、磁控濺射法、分子束外延法、脈沖激光沉積法、熱蒸發法或電化學法交替層疊生長硫系材料和氧化物的類超晶格，直到獲得所需的重復單元數量，

(3)制備上電極。