[发明专利]具有忆阻器特性的半导体器件及其实现多级存储的方法

权利要求书

1.一种具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括上电极和下电极，以及设置于所述上电极和下电极之间的存储介质层。

2.根据权利要求1所述的具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述上电极和下电极为单层金属电极、双层金属复合电极或者导电金属化合物电极。

3.根据权利要求2所述的具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述单层金属电极材料为W、Cr、 Al、Cu、Ni、Ag、Pt、Ru、Ti或者Ta；所述双层金属复合电极材料为Pt/Ti、Cu/Au、Au/Cr或者Cu/Al；所述导电金属化合物电极材料为TiN、TaN、ITO或者IZO。

4.根据权利要求1所述的具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述上电极和下电极的厚度分别为10nm至500nm，所述存储介质层的厚度为5nm至500nm。

5.根据权利要求1所述的具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述存储介质层由TiOx、ZrOx、HfOx、TaOx、ZnO、SrTiOx、SrZrO和非晶硅中的任意一种材料构成。

6.根据权利要求1所述的具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述存储介质层由TiOx、ZrOx、HfOx、TaOx、ZnO、SrTiOx、SrZrO和非晶硅材料中的任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成。

7.根据权利要求1所述的具有忆阻器特性的半导体器件，其特征在于，所述存储介质层由TiOx、 ZrOx、 HfOx、TaOx、ZnO、SrTiOx、SrZrO、非晶硅，以及上述材料的掺杂化合物中的任意两种或多种组成的双层以及多层构成。

8.一种具有忆阻器特性的半导体器件实现多级存储的方法，其特征在于，所述方法为当具有忆阻器特性的半导体器件在高阻态和低阻态之间发生相互转变时，通过控制转变电压的大小从而得到不同的高阻态或低阻态电阻值，进而实现在每个存储单元中存储多位数据的多值存储。

9.根据权利要求8所述的具有忆阻器特性的半导体器件实现多级存储的方法，其特征在于，当具有忆阻器特性的半导体器件由高阻态向低阻态转变时，通过采用不同大小的写电压对该器件进行操作，从而得到不同阻值的低阻态电阻，进而实现在每个存储单元中存储多位数据的多值存储。

10.根据权利要求8所述的具有忆阻器特性的半导体器件实现多级存储的方法，其特征在于，当具有忆阻器特性的半导体器件由低阻态向高阻态转变时，通过采用不同大小的擦除电压对该器件进行操作，从而得到不同阻值的高阻态电阻，进而实现在每个存储单元中存储多位数据的多值存储。