[發明專利]一種島狀低阻通路憶阻功能層材料、憶阻器及制備方法

在審

• 申請號: 202111165610.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113921711A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 熊昌鷹;繆向水;徐明;楊哲
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 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;梁鵬

1.一種島狀低阻通路憶阻功能層材料，其特征在于，其包括硒化物層和在硒化物層上由硒化物原位氧化獲得的氧化產物層，硒化物層和氧化產物層緊密層疊形成整體，硒化物層中的硒化物為第四、第五、第六副族金屬元素的硒化物，氧化產物層中具有硒的三方晶體團簇，硒的三方晶體團簇在氧化產物層中呈島狀分散布置，硒的三方晶體團簇位于氧化產物層表面并遠離未被氧化的剩余的硒化物部分，氧空位導電細絲連通硒的三方晶體團簇和未被氧化的剩余的硒化物部分。

2.如權利要求1所述的一種島狀低阻通路憶阻功能層材料，其特征在于，第四、第五、第六副族金屬元素的硒化物具有良好的金屬性，以能建立氧化產物層與外界電極之間的歐姆接觸。

3.如權利要求2所述的一種島狀低阻通路憶阻功能層材料，其特征在于，硒的三方晶體團簇相較于氧化產物層以及非晶態硒團簇具有更高的電導率。

4.如權利要求3所述的一種島狀低阻通路憶阻功能層材料，其特征在于，第四、第五、第六副族金屬元素的硒化物在氧化過程中均會形成硒原子團簇，該硒原子團簇用作后續形成硒的三方晶體團簇的原料。

5.包含如權利要求1-4之一所述的島狀低阻通路憶阻功能層材料的憶阻器，其特征在于，其包括頂電極、底電極、硒化物層、氧化產物層和二維材料層，底電極設置在硒化物層上，二維材料層層疊在氧化產物層上，頂電極設置在二維材料層上，二維材料層用于改善氧化產物層與頂電極的接觸特性，以形成歐姆接觸。

6.包含如權利要求5所述的島狀低阻通路憶阻功能層材料的憶阻器，其特征在于，二維材料層材質與硒化物層相同，均為第四、第五、第六副族金屬元素的硒化物。

7.包含如權利要求5所述的島狀低阻通路憶阻功能層材料的憶阻器，其特征在于，硒化物層、氧化產物層和二維材料層的厚度具有相對大小關系：其中硒化物層和氧化產層為一個整體，該整體的總厚度略薄于二維材料層，硒化物層厚度為5nm～10nm，氧化產物層厚度大于硒化物層。

8.制備如權利要求5-7任一所述憶阻器的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

S1：在襯底上制備底電極，

S2：將硒化物設置在步驟S1制備的底電極上，形成硒化物層，

S3：對硒化物層執行氧化退火，具體為，先在90℃～110℃下、大氣氛圍中退火30min～60min，然后升溫至180℃～220℃，在真空環境下退火8min～12min，獲得氧化產物層，

S4：在氧化產物層上設置二維材料層，

S5：在二維材料層上制備頂電極。

9.制備如權利要求8所述憶阻器的方法，其特征在于，步驟S3中，先在90℃～110℃下、大氣氛圍中退火30min～60min，將硒化物層表面進行氧化，獲得氧化產物層，氧化產物層中具有硒原子團簇和第四、第五、第六副族金屬元素的氧化物。

10.制備如權利要求9所述憶阻器的方法，其特征在于，步驟S3中，升溫至180℃～220℃，在真空環境下退火8min～12min，將氧化產物層中臨近表面的硒原子團簇部分蒸發掉，保留第四、第五、第六副族金屬元素的氧化物中的部分硒原子團簇。