[发明专利]非破坏性读出铁电存储器及其制备方法和操作方法

权利要求书

1.一种非破坏性读出铁电存储器，包括第一电极层（107）、第二电极层（103）和设置在所述第一电极层（107）与第二电极层（103）之间的铁电薄膜层（105），其特征在于，所述第一电极层（107）中设置有将其分为至少两个部分的间隙（109），所述铁电薄膜层（105）的电畴（1051，1053）的极化方向不垂直且不平行所述第一电极层（107）的法线方向；

其中，在所述第一电极层（107）中的邻接所述间隙（109）的两个部分之间偏置某一方向的读信号时，对应所述间隙（109）的部分所述铁电薄膜层（105）的电畴局部被反转而建立畴壁导电通道。

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，所述第一电极层中（107）的至少两个部分包括第一读电极部分和第二读电极部分，所述第一读电极部分和第二读电极部分组成读电极对，所述读信号被偏置在所述读电极对上。

3.如权利要求1或2所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，在所述第一电极层（107）和第二电极层（103）之间可操作地偏置写信号以使所述铁电薄膜层（105）中的电畴（1051，1053）的极化方向发生统一地翻转。

4.如权利要求1或2所述的非破坏性读出铁电存储器，其特征在于，还包括第三电极层（230），所述第三电极层（230）与所述第二电极层（103）相对地设置；

其中，在所述第三电极层（230）与所述第二电极层（103）之间可操作地偏置写信号以使所述铁电薄膜层（105）中的电畴（1051，1053）的极化方向发生统一地翻转；

在所述第三电极层（230）与所述第一电极层（107）之间设置有绝缘介质层（210）。

5.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。

6.如权利要求1或2或5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）小于所述铁电薄膜层（105）的厚度。

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），所述第一电极层（107）或第二电极层（103）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（105）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（105）的厚度大于或等于5纳米且小于或等于500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，所述第一电极层（107）的厚度大于或等于5纳米且小于或等于100纳米。

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，通过控制所述铁电薄膜层（107）生长的晶向，以至于所述铁电薄膜层（105）的电畴（1051，1053）的极化方向不垂直且不平行所述第一电极层（107）的法线方向。

12.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（109）中被填入或部分填入绝缘介质材料。

13.一种如权利要求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：

提供基底并在基底上形成第二电极层（103）；

形成铁电薄膜（105）；以及

在所述铁电薄膜层（105）上形成带有所述间隙（109）的第一电极层（107）。

14. 如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤：

在所述第一电极层（107）上沉积绝缘介质层（210）；以及

在所述绝缘介质层（210）上形成第三电极层（109）。