[发明专利]大电流读出铁电单晶薄膜存储器及其制备方法和操作方法有效

专利信息
申请号: 201680061638.3 申请日: 2016-04-12
公开(公告)号: CN108475523B 公开(公告)日: 2021-10-19
发明(设计)人: 江安全;耿文平 申请(专利权)人: 复旦大学
主分类号: G11C11/22 分类号: G11C11/22;H01L27/115
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 唐立;郑冀之
地址: 20000*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 电流 读出 铁电单晶 薄膜 存储器 及其 制备 方法 操作方法
【权利要求书】:

1.一种非破坏性读出铁电存储器,包括铁电存储层和设置在所述铁电存储层之上的第一电极层,其中,所述第一电极层包括分离设置的第一电极和第二电极,所述铁电存储层中的电畴的极化方向基本不平行所述铁电存储层的法线方向;

其中,所述铁电存储层为铁电单晶存储层;

其中,所述铁电单晶存储层中设置相对外凸的编程凸块,所述第一电极和第二电极设置在所述编程凸块的两侧并至少被所述编程凸块分隔开;

其中,在所述第一电极和第二电极之间施加第一方向的写信号时使能所述编程凸块中的所有电畴均反转,从而建立连接所述第一电极和第二电极的第一畴壁导电通道,其中,所述第一方向的写信号在所述编程凸块的电畴的极化方向的相反方向上的电场分量大于使该电畴发生翻转的矫顽电压;

其中,在所述第一电极和第二电极之间施加与所述第一方向相反的第二方向的写信号时使能所述编程凸块中的反转的电畴均反转回到初始极化方向,从而使所述第一畴壁导电通道消失,其中,所述第二方向的写信号在所述编程凸块的电畴的极化方向上的电场分量大于使该电畴发生翻转的矫顽电压;

其中,所述第一方向的所述写信号和所述第二方向的所述写信号是电信号,

其中,所述铁电存储层的电畴和所述编程凸块的电畴构成单畴。

2.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述铁电单晶存储层为单晶的铌酸锂型铁电体,或者为单晶的锆钛酸铅盐(Pb,Zr)TiO3、掺La的铁酸铋盐(Bi,La) FeO3、铁酸铋BiFeO3、Bi4Ti3O12、(La,Bi)4Ti3O12、或SrBi2Ta2O9

3.如权利要求2所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述铌酸锂型铁电体为铌酸锂LiNbO3、或钽酸锂LiTaO3

4.如权利要求1或2所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述铁电单晶存储层为掺杂的铁电单晶存储层,其中掺杂材料为MgO、FeO或Ta2O5,或者MgO、FeO与Ta2O5的任意组合。

5.如权利要求4所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述掺杂材料的摩尔掺杂百分比为0.1%至10%。

6.如权利要求4所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述铁电单晶存储层为0.1%至10%摩尔掺杂MgO的单晶铌酸锂LiNbO3

7.如权利要求6所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述单晶铌酸锂LiNbO3中Li与Nb的化学计量比接近或等于1︰1。

8.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,铁电单晶存储层通过对铁电单晶体进行X向切割或XYZ向切割或XZ或YZ 向切割形成。

9.如权利要求8所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述铁电单晶存储层键合于硅基底之上。

10.如权利要求1所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,在所述第一电极和第二电极之间施加读信号以判断所述第一畴壁导电通道是否建立,在所述第一畴壁导电通道建立时表示存储第一逻辑状态,在所述第一畴壁导电通道消失时表示存储第二逻辑状态。

11.如权利要求10所述的非破坏性读出铁电存储器,其中,所述读信号的电压小于所述铁电单晶存储层的矫顽电压。

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