[发明专利]一种防串扰的柔性透明存储阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性透明电子系统，具体涉及一种防串扰的柔性透明存储阵列及其制备方法。

背景技术

近年来，集成电路得到迅猛的发展，其应用越来越广泛。与此同时电子系统也正在与越来越多的其他类系统相结合，进而发挥更强大的功能和作用。在这种发展趋势下，一种特殊的电路系统——柔性透明电子系统应运而生。柔性透明电子系统在卷曲或伸缩的同时具有透光功能，因此可以覆盖安装在任意曲面或者移动部件之上，大大扩展了电子系统的应用范围，尤其是在柔性透明显示等领域有广阔的应用前景，例如，目前已经有可弯曲透明手机和可弯曲透明平板电脑等电子产品问世。

阻变存储器RRAM是一种新概念非挥发型存储器，阻变存储器的存储单元一般为金属/功能薄膜层/金属三层结构，称三明治结构。其基本原理在于，材料的电阻在外加电压或电流的激励下可在高阻态(“0”状态)和低阻态(“1”状态)之间实现可逆转换，从而实现数据存储(存“0”或存“1”)的功能。同传统flash相比，阻变存储器具有结构和制备工艺简单、速度快、操作电压低等优点。同时，阻变存储器由于简单的单元结构，可以采用交叉阵列结构制备成存储阵列。这种交叉阵列结构工艺简单、密度高、并具有较好的等比缩小能力，体现了制备多层重叠交叉阵列和三维集成的潜力。但是如果把制备的存储阵列直接应用到电路中，则会因阵列中存在串扰和泄漏电流问题导致集成电路无法正常工作。以2x2的存储器的集成阵列为例，当四个相邻的存储器中的一个是高阻而其他三个都是低阻状态时，在读取高阻态的电阻时，电流不再通过该高阻的存储器，而是通过周围的三个低阻的存储器，形成电流通道，从而造成误读，这就是串扰现象，如图1所示。事实上，串扰并不是只发生在与三个低阻的存储器相邻的这个高阻的存储器上，三个低阻的存储器形成的这个电流通道对周围其他的高阻态也会有影响。为适应器件的等比例缩小，高密度集成和高可靠性，有必要在存储阵列上引入驱动管以解决串扰问题。在电路中驱动管起选择和隔离的作用，当对高阻的存储器操作时，驱动管打开，这样就选择了所需操作的存储器；当对低阻的存储器操作时，驱动管关闭，避免对周围单元的误操作以及产生读取串扰，起隔离的作用，从而有效地解决了集成阵列中的串扰问题。

近年来，有文章报道过制备在柔性衬底、硅基及玻璃衬底上的晶体管和阻变存储器或二极管和阻变存储器的存储阵列。但由于作为驱动管使用的晶体管或二极管以及阻变器件的电极薄膜(大多数为金属)或介质层材料不是透明的，所以并不能达到柔性透明的效果。此外，晶体管的制作工序复杂，需要经过高温过程，能耗较多。二极管则因其整流特性，要求RRAM器件必须是单极性或无极性(即必须能够使用同一极性的不同电压实现存储单元的擦写)，否则只能实现存储单元的一次写入多次读取。这些不足都在一定程度上限制了存储阵列的应用范围。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种可解决电路串扰问题的柔性透明存储阵列及其制备方法，以改变当前器件的应用和存在方式，使得防串扰的柔性便携式存储成为可能。

本发明的一个目的在于提供一种防串扰的柔性透明存储阵列。

本发明的柔性透明存储阵列包括：柔性透明的衬底；形成在衬底上的m个条状的底电极；形成在底电极上的功能层；形成在功能层上的电极层；底电极、功能层和电极层构成透明的选择管；形成在电极层上的阻变存储层；形成在阻变存储层上并与底电极相交叉的n个条状的顶电极；穿透阻变存储层、电极层和功能层并与底电极相连的引出电极；在引出电极和阻变存储层和电极层的侧壁之间的隔离侧墙；电极层、阻变存储层和顶电极构成透明的阻变存储器，上述结构均采用透明的材料，m个条状的底电极与n个条状的顶电极相交的部分形成m*n的存储阵列，其中，m和n为自然数。

选择管和阻变存储层共用电极层，电极层作为选择管的顶电极，同时作为阻变存储器的顶电极。

衬底为聚对二甲苯(Parylene)等柔性透明的材料，以及如聚酰亚胺PI薄膜、聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN薄膜等的塑料及橡胶材料中的一种。

选择管为柔性透明的选择管，底电极的材料为ZAO、氧化铟锡ITO、石墨烯薄膜以及导电高分子材料聚乙撑二氧噻吩PEDOT等透明的导电材料中的一种，功能层的材料为二氧化钛TiO₂或二氧化钒VO₂等透明的过渡金属氧化物。

所述阻变存储器为具有双极型开关功能的透明有机阻变存储器。