[发明专利]一种双极性多级平面阻变存储器及其导电衬底与制备方法

说明书

技术领域

本发明属于信息存储技术领域，涉及一种非易失性阻变存储器，特别是一种双极性平面多级存储器及其制备方法。

背景技术

阻变存储器是一种新型的非易失性存储器，以其自身强大的优点而被誉为下一代非易失性存储器最有力的竞争者。目前常见的阻变存储器为MIM三维结构。其电极的制备过程和阻变材料的形成过程相脱离，不但增加了器件制备的工艺难度同时也制约了器件高密度的集成。

另外，目前出现的阻变存储器大多基于非晶和多晶薄膜材料。由于非晶和多晶薄膜材料的天然缺陷造成器件的阻变性能极不稳定，在很大程度上制约了阻变存储器的应用。而且，目前大部分的阻变存储器都是基于双级存储，有限的存储密度降低了存储器的存储能力。

双极性阻变存储器与单极性电阻存储器相比，避免了擦写电信号的高离散性、操作复杂、保持性差等问题，更有希望得到最终的应用。但是其较低的高低阻态比增加了阻变存储器取读数据的误码率。因此若能克服此瓶颈，将极大的增加双极性阻变存储器的实用可能。

申请号为201110119078的中国专利文件《一种基于氧化锌的极性可控阻变存储器及其制备方法》就采用了氧化锌薄膜作为阻变材料，结构为传统的三明治结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面二维结构的阻变存储器，用于解决现有“三明治”型立体结构难以向大规模高密度集成方向发展的问题。另外，本发明还提供了上述存储器的导电衬底与制备方法。

为实现上述目的，本发明的存储器方案是：一种双极性多级平面阻变存储器，包括掺杂Nb的SrTiO₃单晶导电衬底，在导电衬底的一侧表面上制备有用于与导电衬底的接触界面形成阻变层的肖特基电极，该侧表面上还制备有与所述肖特基电极分离设置的欧姆电极；所述导电衬底掺杂Nb含量为0.05~1%。

所述肖特基电极由至少两行、每行直线排列的肖特基电极单元构成；所述欧姆电极由至少两行、每行直线排列的欧姆电极单元构成；肖特基电极单元行与欧姆电极单元行平行、交替分布。

所述肖特基电极单元与欧姆电极单元的厚度为10~400nm，面积为10^-4~10mm²。

导电衬底方案是：一种导电衬底，所述导电衬底为掺杂Nb含量0.05~1%的SrTiO₃单晶导电衬底。

制备方法方案是：一种阻变存储器的制备方法，步骤如下：

步骤一：选取掺杂Nb含量0.05~1%的SrTiO₃单晶导电衬底，进行清洗、烘干；

步骤二：在导电衬底的表面生长一层金属或金属化合物作为肖特基电极，肖特基电极与导电衬底的接触界面形成阻变层；

步骤三：在导电衬底的表面制备欧姆电极。

步骤二中，在真空条件下制备肖特基电极的电极薄膜，制备温度选择在400℃以下。

步骤三中，制备欧姆电极的方式为：把金属合金直接低温点焊到导电衬底表面，把金属合金作为欧姆电极。

步骤三中，制备欧姆电极的方式为：首先打磨抛光的导电衬底面，使之粗糙；然后在粗糙的表面上压制金属铟，把金属铟作为欧姆电极。

步骤三中，制备欧姆电极的方式为：把导电银漆或者银胶涂在导电衬底表面作为欧姆电极。

步骤三中，欧姆电极为真空熔融的高纯金属铟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明所述的双极性多级阻变存储器为水平方向的平面结构，所有电极都在同一水平面上，这样的结构有利于存储器实现大规模高密度的集成。

2）本发明所述的双极性多级阻变存储器的制备方法可以将电极的制备过程与阻变层的形成过程有机的结合在一起，简化了器件的制备流程，使阻变层的性质更加稳定。克服了现有阻变层材料阻变参数随机性大的问题，提高了阻变行为的稳定性。

3）本发明所述的双极性多级阻变存储器采用Nb掺杂的SrTiO₃单晶导电衬底与薄膜电极的组合，在界面形成的肖特基势垒层作为阻变层，从而使得本发明所述的存储器具有稳定的可利用中间阻态，实现了多级存储，提高了阻变存储器的存储能力。

4）通过选择合适掺杂比的Nb掺杂的SrTiO₃单晶得到理想的开关比，而且能够实现多级存储功能。

附图说明

图1是本发明的存储器结构示意图；

图2为本发明实施例1，以金属铟为肖特基和欧姆电极的阻变存储器在不同正向扫描电压作用下的电流—电压曲线。