[發明專利]一種水平極化翻轉的鐵電憶阻器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202210609971.0
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115084365A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 孟佳琳;王天宇;陳琳;孫清清;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京得信知識產權代理有限公司 11511
• 代理人: 孟海娟

本發明公開一種水平極化翻轉的鐵電憶阻器件及其制備方法。該水平極化翻轉的鐵電憶阻器件包括柔性襯底；二維鐵電功能層，形成在所述柔性襯底上；第一平面電極和第二平面電極，形成在所述二維鐵電功能層兩側；將所述第二平面電極接地，當未在所述第一平面電極施加電壓時，二維鐵電功能層中極化方向無序，器件處于常態；當在所述第一平面電極施加正電壓時，所述二維鐵電功能層中的電疇發生水平極化翻轉，極化方向由第一平面電極端朝向第二平面電極端，器件轉變為低阻態；當在所述第一平面電極施加負電壓時，鐵電層中的電疇發生水平極化翻轉，極化方向由第二平面電極端朝向第一平面電極端，器件轉變為高阻態。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種水平極化翻轉的鐵電憶阻器件及其制備方法。

背景技術

鐵電憶阻器作為一種新型的存儲器件，具有高穩定性、高耐久性、高速擦寫以及不依賴于電荷遷移進行工作等優勢被廣泛關注。通過在上下電極施加電壓調控鐵電層中電疇的極化翻轉方向，可以實現鐵電憶阻器中存儲狀態的轉變。

傳統的鐵電憶阻器的功能層均為三維材料，如BaTiO₃、BiFeO₃、PbTiO₃、鋯摻雜鉿基鐵電材料等。隨著半導體尺寸的不斷縮小并接近物理極限，三維鐵電材料面臨著柔韌性差等一系列的問題。特別是當鐵電層厚度降低至10nm以下時，薄膜容易出現漏電、性能缺失等問題，需要開發適合于10nm以下尺寸的新型鐵電結構。

二維鐵電材料具有平面傳輸特性、特征尺寸小、柔韌性好、易于通過表面變化揭示工作機理等優勢，有望成為下一代的核心半導體材料。研發具有水平極化翻轉特性的二維鐵電憶阻器將為原子尺度的存儲器發展提供新的方向。

發明內容

本發明公開一種水平極化翻轉的鐵電憶阻器件，包括：柔性襯底；二維鐵電功能層，形成在所述柔性襯底上；第一平面電極和第二平面電極，形成在所述二維鐵電功能層兩側；將所述第二平面電極接地，當未在所述第一平面電極施加電壓時，二維鐵電功能層中極化方向無序，器件處于常態；當在所述第一平面電極施加正電壓時，所述二維鐵電功能層中的電疇發生水平極化翻轉，極化方向由第一平面電極端朝向第二平面電極端，器件轉變為低阻態；當在所述第一平面電極施加負電壓時，鐵電層中的電疇發生水平極化翻轉，極化方向由第二平面電極端朝向第一平面電極端，器件轉變為高阻態。

本發明的水平極化翻轉的鐵電憶阻器件中，優選為，所述二維鐵電功能層為α-In₂Se₃或SnTe。

本發明的水平極化翻轉的鐵電憶阻器件中，優選為，所述二維鐵電功能層的厚度為1nm～10nm，

本發明的水平極化翻轉的鐵電憶阻器件中，優選為，所述二維鐵電功能層的長度為30μm～100μm，寬度為2μm～20μm。

本發明的水平極化翻轉的鐵電憶阻器件中，優選為，所述柔性襯底為PET，PI或PEN。

本發明還公開一種水平極化翻轉的鐵電憶阻器件制備方法，包括以下步驟：在柔性襯底上形成二維鐵電功能層；在所述二維鐵電功能層兩側形成第一平面電極和第二平面電極；將所述第二平面電極接地，當未在所述第一平面電極施加電壓時，二維鐵電功能層中極化方向無序，器件處于常態；當在所述第一平面電極施加正電壓時，所述二維鐵電功能層中的電疇發生水平極化翻轉，極化方向由第一平面電極端朝向第二平面電極端，器件轉變為低阻態；當在所述第一平面電極施加負電壓時，鐵電層中的電疇發生水平極化翻轉，極化方向由第二平面電極端朝向第一平面電極端，器件轉變為高阻態。

本發明的水平極化翻轉的鐵電憶阻器件制備方法中，優選為，所述二維鐵電功能層為α-In₂Se₃或SnTe。

本發明的水平極化翻轉的鐵電憶阻器件制備方法中，優選為，所述二維鐵電功能層的厚度為1nm～10nm，