[发明专利]一种非易失性阻变存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储单元领域。具体地，本发明涉及一种非易失性电阻转变效应的存储器及其制备方法。

背景技术

近年来，一种阻变式随机存储单元(RRAM)受到了人们的广泛关注。它的非易失性存储方式为：当电流或电压施加于金属/氧化物/金属的三明治结构存储器件上时，该器件的电阻值会发生变化，并且在外电场撤除后电阻状态仍然可以保持下来，这种现象称为巨电致电阻(Colossal electroresistance)效应，简称CER效应。若将高阻态存储为“0”，低阻态存储为“1”，即可进行信息存储。与传统存储单元相比，RRAM具有结构简单，存储密度大，能量消耗低等优点，具有广阔的应用前景。国内外研究人员在许多氧化物材料中都相继地发现了电阻转变现象，如钙钛矿结构氧化物SrTiO₃:Nb、Cr-doped SrTi(Zr)O₃、Pr_1-xCa_xMnO₃等，过渡族金属氧化物TiO₂、NiO、ZnO、Cu_xO等。这些材料具有过渡族金属元素，元素化合价会发生变化，并且半导体工艺兼容性好，但是这些材料出现电阻转变的电压普遍偏高(一般大于1V)，从而使能耗较高。

发明内容

因此，为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种电阻转变电压低的基于Ag_xO(其中1≤x≤2)薄膜的非易失性存储器及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，提供一种非易失性阻变存储单元，包括：

绝缘衬底，

在该绝缘衬底上的底电极，

在该底电极上的存储介质层，以及

在该存储介质层上的顶电极，

其中所述存储介质层为Ag_xO薄膜，其中x的范围为1≤x≤2。

在上述存储单元中，所述Ag_xO薄膜的晶体结构为单相晶体结构或多相晶体结构。

在上述存储单元中，所述Ag_xO薄膜的厚度为100-1000nm。

在上述存储单元中，还包括位于顶电极之间的封装层，所述封装层由绝缘材料制成。

根据本发明的另一个方面，提供一种非易失性阻变存储器，包括本发明的存储单元。

根据本发明的再一个方面，提供一种非易失性阻变存储单元的制备方法，包括以下步骤：

1)选取绝缘衬底，在该衬底上制备底电极；

2)在所述底电极上制备Ag_xO薄膜，其中x的范围为1≤x≤2，薄膜的厚度为100-1000nm；

3)在该Ag_xO薄膜上制备顶电极。

在上述方法中，所述步骤2)中制备Ag_xO薄膜时，衬底温度在室温至300℃之间。

在上述方法中，所述步骤2)包括利用Ag靶材或Ag_xO(1≤x≤2)靶材在氧气气氛下沉积Ag_xO薄膜。

在上述方法中，所述步骤2)中氧气气压在1～200Pa之间。

在上述方法中，还包括步骤4)：在所述顶电极之间沉积封装层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.触发电阻高低转变的电压阈值很小，只需+/-0.3V即可；

2.具有很好的电阻稳定性，并且具有稳定的高低阻态交替转变特性；

3.结构简单，容易加工。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的非易失性阻变存储单元的结构示意图；

图2为根据本发明实施例1的AgO薄膜的XRD(x射线衍射)图谱；

图3为本发明实施例1的基于AgO薄膜的非易失性阻变存储单元的I-V特性曲线；

图4为本发明实施例1的基于AgO薄膜非易失性阻变存储单元的I-V特性曲线

图5示出了本发明实施例1的基于AgO薄膜非易失性阻变存储单元在正负脉冲电压作用下电阻状态的变化；

图6为本发明实施例1的基于AgO薄膜存储单元的电阻状态在室温和80℃时随时间变化的曲线图；

图7为本发明实施例2的基于Ag₃O₂薄膜的非易失性阻变存储单元的电学性能表征；