[發明專利]一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器、陣列及其制備方法

有效

• 申請號: 202110430005.8
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113206192B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 陳星宇;張繆城;秦琦;倪康;陳子洋;韓翱澤;童祎
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;G11C13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 韓春霞

本發明公開了一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器、陣列及其制備方法，其特征在于，包括多個相互平行且設有間隙的第二電極層，所述第二電極層上設有阻變層，所述阻變層包括設于第二電極層上的介質層和設于介質層上的MXene，所述介質層為鋇鐵氧體，所述介質層上設有多個相互平行且設有間隙的第一電極層，所述第一電極層與第二電極層之間交叉布設。本發明能夠顯著提高阻變層的開關特性和穩定性，使得基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器能夠更好的應用于多值存儲，大大增加了鐵電存儲器的存儲密度和應用范圍。

技術領域

本發明涉及一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器、陣列及其制備方法，屬于鐵電存儲技術領域。

背景技術

在當今信息化時代，集成電路技術是整個信息技術及信息社會的核心技術。隨著CMOS邏輯和存儲器件尺寸的不斷縮小，并逐漸逼近物理極限，集成電路技術“摩爾定律”的延續也將遭遇困境。同時，傳統的信息存儲與處理分離的計算機系統架構也遇到“馮·諾伊曼瓶頸”、“存儲墻”等一系列技術的挑戰。是否有新型信息器件給信息技術的發展帶來革命性的突破，一直以來都是縈繞在學術界和產業界人們心頭的夢想。

憶阻器被認為是電阻、電容和電感之外的第四種電路基本元件，且被視為下一代非易失性存儲器技術，具有高速、低功耗、易集成，以及與CMOS工藝兼容等優勢，能夠滿足下一代高密度信息存儲和高性能計算對通用型電子存儲器的性能需求。同時，憶阻器能夠實現非易失性狀態邏輯運算和類腦神經計算功能，在單個器件中融合信息存儲與計算，可作為未來信息存儲與計算融合的非圖靈計算模型和非馮·諾伊曼計算體系架構的核心基礎器件，在大數據時代超高密度信息存儲、超高性能計算和類腦人工智能等重大戰略領域中具有里程碑的意義和基石作用。

本發明通過對鐵電憶阻器的阻變層進行了改進，制得存儲多值、性能穩定的鐵電憶阻器，能夠提高鐵電存儲器的存儲密度和應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器、陣列及其制備方法。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器陣列，包括多個相互平行且設有間隙的第二電極層，所述第二電極層上設有阻變層，所述阻變層包括設于第二電極層上的介質層和設于介質層上的MXene，所述介質層為鋇鐵氧體，所述介質層上設有多個相互平行且設有間隙的第一電極層，所述第一電極層與第二電極層之間交叉布設。

作為一種優選實施方式，多個所述第一電極層與第二電極層之間垂直布設。

作為一種優選實施方式，所述介質層和第二電極層的形狀和尺寸保持一致。

作為一種優選實施方式，所述介質層的厚度為40nm。

作為一種優選實施方式，所述第一電極層的厚度為100nm，所述第二電極層的厚度為90nm，所述第一電極層、第二電極層均選自鋁、鉬、鈮、銅、金、鈀、鉑、鉭、釕、氧化釕、銀、氮化鉭、氮化鈦、鎢、氮化鎢中的一種。

第二方面，本發明提供一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器，包括由上到下依次布設的第一電極層、第二電極層和填充于第一電極層和第二電極層之間的阻變層，所述阻變層包括設于第二電極層上介質層和設于介質層上的MXene，所述介質層為鋇鐵氧體。

第三方面，本發明提供一種基于MXene/鋇鐵氧體的鐵電憶阻器陣列的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

步驟S1、在烘干的襯底上設置第一掩模版，真空環境下，將第二電極層材料作為第一濺射源濺射沉積到襯底上表面，制得第二電極層；

步驟S2、取下第一掩模版，通過對準標記覆蓋第二掩膜版，將第一濺射源更換為含鋇鐵氧體的第二濺射源，將第二濺射源濺射到第二電極層上，制得設于第二電極層上的介質層；