[发明专利]锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器及其制备、使用方法

权利要求书

1.一种锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：包括Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底层和设置在Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底层上表面的YMO薄膜台阶层，YMO薄膜台阶层包括YMO薄膜厚层和YMO薄膜薄层，YMO薄膜台阶层的上表面设置有金属上电极层，Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底层中的Pt层作为下电极层。

2.根据权利要求1所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：所述的Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底层中的Pt层开设有多组竖向设置的开槽，使Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底层中的Pt层形成多组竖向设置的条状Pt下电极，金属上电极层由横向设置的多组条状金属上电极组成，竖向设置的多组条状Pt下电极、横向设置的多组条状金属上电极以及条状Pt下电极与条状金属上电极交叉处设置的YMO薄膜台阶层形成阵列式结构，且条状金属上电极位于Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底层上方，条状Pt下电极与条状金属上电极的交叉处均设置有YMO薄膜台阶层，且YMO薄膜台阶层的上表面与条状金属上电极的下表面连接，YMO薄膜台阶层的下表面与条状Pt下电极的上表面连接。

3.根据权利要求2所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：每组条状金属上电极均由三根平行设置的条状金属子电极组成，且两根条状金属子电极分别与对应的YMO薄膜台阶层中YMO薄膜厚层的上表面连接，另一根条状金属子电极分别与对应的YMO薄膜台阶层中YMO薄膜薄层的的上表面连接。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：所述的金属上电极层采用Pt金属上电极层。

5.根据权利要求2或3所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：所述的条状金属上电极通过磁控溅射法制备，直径为10～100μm，厚度为20～200nm。

6.根据权利要求1所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：所述的YMO薄膜台阶层采用脉冲激光沉积法、分子束外延法、真空镀膜法或磁控溅射法制备。

7.根据权利要求1所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器，其特征在于：所述的YMO薄膜台阶层为多晶薄膜台阶层。

8.一种如权利要求1至7任一所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：将Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底浸泡后洗净并吹干，再在Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底上用光刻形成100～1000μm的条状Pt下电极；

B：在Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底上表面沉积YMO薄膜台阶层；

首先将带有正方形网格图形的金属掩膜板A固定在Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底上表面，使每一个掩模单元位于条状Pt下电极之上，随后在Pt/TiO₂/SiO₂/Si复合衬底上表面沉积YMO薄膜台阶层，控制沉积时间使YMO薄膜厚度达到10～50nm，形成YMO薄膜台阶层中YMO薄膜薄层；

然后，在YMO薄膜薄层上再设置另外一个金属掩模板B，遮挡从金属掩模板A中露出的部分YMO薄膜薄层，遮挡的面积为YMO薄膜薄层面积的1/3～1/2，然后在YMO薄膜薄层中未被遮挡部分继续沉积YMO薄膜，控制沉积时间使该部分YMO薄膜厚度达到60～550nm，形成YMO薄膜台阶层中YMO薄膜厚层；

C：去掉金属掩模板A和金属掩模板B，在YMO薄膜台阶层的上表面制备条状金属上电极；将带有条状图形的金属掩膜板C固定在YMO薄膜台阶层的上表面，然后利用离子溅射技术在YMO薄膜台阶层上表面溅射一层阵列式金属电极薄膜；

D：去掉金属掩膜板C最终得到YMO薄膜台阶低能耗阻变存储器。

9.一种如权利要求1至7任一所述的锰酸钇薄膜台阶低能耗阻变存储器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a：连接电路后打开电源；

b：设定电流扫描方式与区间，使写入电流先增大再减小；设存储器高阻态为二进制状态0，低阻态为二进制状态1，且存储器最初是高阻态0；

c：写入低阻态，即存储器从0→1；运行电源设定程序，逐渐增大写入电流，当电流增大到一定程度I＝1×10^-4A时，YMO薄膜台阶低能耗阻变存储器整体和YMO薄膜台阶的分压均会突然减小，表明存储器从高阻态0跳变到了低阻态1，写入成功；

d:写入高阻态，即存储器从1→0；运行电源设定程序，逐渐增大写入电流，当电流增大到一定程度I＝1×10^-3A时，存储器整体和YMO薄膜台阶的分压均会突然增大，表明存储器从低阻态1跳变到了高阻态0，写入成功；

e：分别按照低阻态和高阻态的写入方法，按照需要反复写入和读取低阻态和高阻态。