[发明专利]一种优化氧化物基的阻变存储器性能的方法

权利要求书

1.一种优化氧化物基的阻变存储器性能的方法，其特征在于，所述方法包括：

在将每个掺杂元素以不同浓度掺杂到氧化物基阻变存储器中时，利用第一性原理计算获得每个掺杂元素的每个浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能；其中，所述掺杂元素共有N个，N为正整数且N≥2；

基于每个掺杂元素的每个浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能，获得所述氧化物基阻变存储器的缺陷的激活能和N个掺杂元素的映射关系；

基于所述氧化物基阻变存储器的缺陷的激活能和N个掺杂元素的映射关系，将所述N个掺杂元素进行分类；

确定出所述氧化物基阻变存储器性能参数；

基于分类后的N个掺杂元素和所述氧化物基阻变存储器性能参数，确定出所述分类后的N个掺杂元素对所述氧化物基阻变存储器的各个性能参数的映射关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得每个掺杂元素的每个浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能，包括：

获得阻变层氧化物包含96原子的超晶胞；

计算所述超晶胞分别带0及-1电荷时的总能量

对所述超晶胞进行替换掺杂，进而得到一个含有三配位数氧空位的第一缺陷晶胞；

计算所述第一缺陷晶胞分别带0电荷及-1电荷的总能量

利用下述公式计算缺陷的激活能：其中，E_a表示在所述掺杂元素的预设浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能，表示所述超晶胞分别带0及-1电荷时的总能量，表示所述第一缺陷晶胞分别带0及-1电荷时的总能量，τ表示导带底能级位置的修正，即实验值与Eg的差值，所述Eg为超晶胞带0电荷时的能隙。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述超晶胞进行替换掺杂，进而得到一个含有三配位数氧空位的第一缺陷晶胞，包括：

在所述超晶胞的中间位置找到一个三配位数的氧原子；

删除所述三配位数的氧原子，进而获得一个三配位数氧空位VO3；

用所述掺杂元素替换掉所述超晶胞中的一个金属原子，把所述超晶胞改成含有一个VO3和一个掺杂元素的第一缺陷晶胞。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得每个掺杂元素的每个浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能，包括：

获得阻变层氧化物包含96原子的超晶胞；

计算所述超晶胞分别带0及-1电荷时的总能量

对所述超晶胞进行替换掺杂，进而得到一个含有四配位数氧空位的第二缺陷晶胞；

计算所述第二缺陷晶胞分别带0电荷及-1电荷的总能量

利用下述公式计算缺陷的激活能：其中，E_a’表示在所述掺杂元素的预设浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能，表示所述超晶胞分别带0及-1电荷时的总能量，表示所述第二缺陷晶胞分别带0及-1电荷时的总能量，τ表示导带底能级位置的修正，即实验值与Eg的差值，所述Eg为超晶胞带0电荷时的能隙。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述超晶胞进行替换掺杂，进而得到一个含有四配位数氧空位的第二缺陷晶胞，包括：

在所述超晶胞的中间位置找到一个四配位数的氧原子；

删除所述四配位数的氧原子，进而获得一个四配位数氧空位VO4；

用所述掺杂元素替换掉所述超晶胞中的一个金属原子，把所述超晶胞改成含有一个VO4和一个掺杂元素的第二缺陷晶胞。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每个掺杂元素的每个浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能，获得所述氧化物基阻变存储器的缺陷的激活能和N个掺杂元素的映射关系，包括：

获得二维坐标，其中，在所述二维坐标中，所述氧化物基阻变存储器的缺陷激活能作为纵坐标，掺杂元素的浓度作为横坐标；

基于每个掺杂元素的每个浓度下所述氧化物基阻变存储器对应的缺陷的激活能以及对应的浓度，在所述二维坐标中得到相应的位置，进而获得所述氧化物基阻变存储器的缺陷的激活能和N个掺杂元素中每个掺杂元素的映射关系。