[發(fā)明專利]基于鐵電摻雜的PN結(jié)存儲器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110408851.X
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113140675B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉艷;唐建;周久人;韓根全;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于鐵電摻雜的PN結(jié)存儲器件，自下而上包括襯底(1)、絕緣氧化層(2)和溝道層(3)，該溝道層(3)的兩側(cè)為陽極(8)和陰極(9)，其特征在于，該溝道層(3)的上部左邊為陽極極化柵(4)，右邊為陰極極化柵(5)；該陽極極化柵(4)和陰極極化柵(5)的上部分別為陽極極化電極(6)和陰極極化電極(7)通過對該器件陽極極化電極(6)和陰極極化電極(7)施加不同極性的脈沖電壓，實現(xiàn)溝道“P+N+”或“N+P+”兩種不同的可重構(gòu)溝道狀態(tài)之間的切換，且在正向?qū)ㄏ拢蓪崿F(xiàn)多狀態(tài)存儲，陽極(8)和陰極(9)端讀取存儲狀態(tài)，該器件具備單向?qū)ā⒖芍貥?gòu)、非易失和多狀態(tài)可調(diào)特性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述溝道層(3)，采用對Si、Ge、SiGe、GaN、GaAs、二維材料和碳納米管中的任意一種材料進行鐵電摻雜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于，對溝道層(3)的鐵電摻雜，包括n型摻雜和p型摻雜，即當極化電極施加正向脈沖電壓時，相應的極化柵在溝道層中感應出電子，實現(xiàn)溝道層的n型摻雜；當對極化電極施加負向脈沖電壓時，相應的極化柵在溝道層中感應出空穴，實現(xiàn)溝道層的p型摻雜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述襯底(1)采用Si、Ge、SiGe、GaN、GaAs和碳納米管中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述氧化層(2)采用SiO₂、硼硅酸鹽玻璃和BPSG中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述陰極極化柵(4)和陽極極化柵(5)均采用HZO、Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、BaTiO₃、Cd₂Nb₂O₇、BiFeO₃、SBT、ZnSnO₃和PVDF中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述陰極(8)、陽極(9)、陰極極化電極(6)和陽極極化電極(7)均采用金屬鎢、金屬鈦、金屬銅、金屬鋁、金屬鉑、金屬銥、金屬釕、氮化鎢、氮化鈦、氮化鉭、氧化銥、氧化釕、碳化鎢、碳化鈦、硅化鎢、硅化鈦和硅化鉭中的任意一種。

8.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，改變正負脈沖施加順序?qū)崿F(xiàn)PN結(jié)在不同存儲狀態(tài)之間的切換，是將正向?qū)?p⁺n⁺)與反向?qū)?n⁺p⁺)進行互換，即當陽極極化電極施加負向電壓，陰極極化電極施加正向電壓時，存儲狀態(tài)為正向?qū)?p⁺n⁺)，反之，當陽極極化電極施加正向電壓，陰極極化電極施加負向電壓時，存儲狀態(tài)為反向?qū)?n⁺p⁺)。