[发明专利]非破坏性读出铁电存储器及其制备方法和读/写操作方法

权利要求书

1.一种非破坏性读出铁电存储器，包括铁电薄膜层（305），其特征在于，还包括设置在所述铁电薄膜层（305）上的读写电极层（307），所述读写电极层（307）中设置有将其分为至少两个部分的间隙（309），所述铁电薄膜层（305）的电畴（3051或3053）的极化方向不平行于所述读写电极层（307）的法线方向；

其中，在所述读写电极层（307）中的邻接所述间隙（309）的两个部分之间偏置第一方向的写信号时，对应所述间隙（309）的部分所述铁电薄膜层（305）的电畴以纵向地贯穿所述铁电薄膜层（305）的方式被反转；

其中，在所述读写电极层（307）中的邻接所述间隙（309）的两个部分之间偏置第一方向的读信号时，对应所述间隙（309）的部分所述铁电薄膜层（305）的电畴局部被反转而建立畴壁导电通道（3058）。

2.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，在所述读写电极层（307）中的邻接所述间隙（309）的两个部分之间偏置与所述第一方向相反的第二方向的写信号时，使以纵向地贯穿所述铁电薄膜层（305）的方式被反转的所述电畴（3053a）反转回到初始极化方向。

3.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，所述读写电极层中（307）的至少两个部分包括第一读写电极部分和第二读写电极部分，所述第一读写电极部分和第二读写电极部分组成读写电极对，所述写信号或读信号被偏置在所述读写电极对上。

4.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，配置所述铁电薄膜层（305）的厚度和/或所述间隙的间距（d）以使在偏置预定大小的写电压作用下对应所述间隙（309）的部分所述铁电薄膜层（305）的电畴能够以纵向地贯穿所述铁电薄膜层（305）的方式被反转。

5.如权利要求1或4所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，配置所述铁电薄膜层（305）的厚度和/或所述间隙的间距（d）以使在偏置预定大小的读电压作用下对应所述间隙（309）的部分所述铁电薄膜层（305）的电畴局部能够被反转而建立畴壁导电通道（3058）。

6.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，所述间隙的间距（d）大于或等于2纳米且小于或等于500纳米；

所述间隙的宽度（w）大于或等于5纳米且小于或等于500纳米。

7.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，还包括基底（100），所述铁电薄膜层（305）设置在所述基底（100）之上。

8. 如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，所述铁电薄膜层（305）为铁酸铋BiFeO₃、掺La的铁酸铋盐(Bi,La) FeO₃、锆钛酸铅盐(Pb,Zr)TiO₃或者铌酸锂盐LiNbO₃。

9.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，所述铁电薄膜层（305）的厚度大于或等于5纳米且小于或等于500纳米；

所述读写电极层（307）的厚度大于或等于5纳米且小于或等于100纳米。

10.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，通过控制所述铁电薄膜层（307）生长的晶向，以至于所述铁电薄膜层（305）的电畴（3051，3053）的极化方向不平行所述读写电极层（307）的法线方向。

11.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，所述间隙（309）中被填入或部分填入绝缘介质材料。

12.一种如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器的制备方法，其特征在于具体步骤包括：

提供基底（301）；

形成铁电薄膜（305）；以及

在所述铁电薄膜层（305）上形成带有所述间隙（309）的读写电极层（307）。

13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述间隙（309）通过对形成读写电极层（307）的金属平层进行电子束加工或者纳米压印形成。