[发明专利]一种性能可调控且稳定性高的阻变存储器

说明书

本发明公开了一种性能可调控且稳定性高的阻变存储器，自上而下依次为衬底、底电极、阻变层、顶电极，其特征在于，所述阻变存储器还包括导电氧化物薄膜，设置于底电极与阻变层之间、顶电极与阻变层之间、或同时设置于底电极与阻变层之间和顶电极与阻变层之间，通过改变导电氧化物薄膜的厚度和氧空位的含量实现对阻变存储器的激活电压和阻止比的调控。该阻变存储器提高了阻变存储器的稳定性，且可以调控阻变存储器的阻变性能。

技术领域

本发明属于阻变存储器件领域，具体涉及一种性能可调控且稳定性高的阻变存储器。

背景技术

阻变存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)是利用某些薄膜材料在外加电场的作用下的开关特性来实现数据存储，是一种新型非易失性存储器。阻变存储器的结构一般是简单的三层结构，即在两层金属之间夹着一层绝缘性或者半导体性质的介质材料构成。其结构简单、单元尺寸小，擦写速度快、存储密度高、重复擦写次数多、多值储存等优点，并且制备工艺与现有半导体工艺兼容性好，被认为是下一代主流存储器的有力竞争者。存储器具有广泛的应用范围，如在无线射频识别芯片和可穿戴系统中都需要用到可读写非易失存储器来存储数据。

现有的阻变存储器由于性能不稳定，直接影响其高、低阻状态的阻值和擦写电压，从而出现误读、误写现象，影响数据的可靠性，进而导致阻变存储器的实际应用。

发明内容

本发明提供了一种性能可调控且稳定性高的阻变存储器。该阻变存储器包含由导电氧化物组成的调控层，进而提高了阻变存储器的稳定性，且可以调控阻变存储器的阻变性能。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种性能可调控且稳定性高的阻变存储器，自上而下依次为衬底、底电极、绝缘的阻变层、顶电极，所述阻变存储器还包括导电透明氧化物薄膜，设置于底电极与阻变层之间、顶电极与阻变层之间、或同时设置于底电极与阻变层之间和顶电极与阻变层之间，通过改变导电氧化物薄膜的厚度和氧空位的含量实现对阻变存储器的激活电压和阻值比的调控。

氧空位型阻变存储器的导电细丝机制认为：其电阻转变机理是基于阴离子，主要是氧离子的电迁移，氧离子的电迁移导致薄膜内部的缺陷重新分布，形成基于氧空位的导电细丝。这种类型的器件在后续的电压操作中氧空位的分布使得器件出现高、低阻态。氧空位在电场作用下的迁移可以控制器件在高、低阻态之间进行转化。

导电氧化物薄膜属于氧空位导电的半导体，具有很好的储存氧空位和氧离子的特性，优选地，所述导电氧化物薄膜为氧化铟锡(ITO)、氧化锌铝(AZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌镓(GZO)、或氧化铟镓锌(IGZO)薄膜。

经大量实验获得，导电氧化物薄膜的厚度对阻变存储器的稳定性有重要影响，且通过调整厚度，能够实现对阻变存储器的激活电压和阻值比的调控。优选地，所述透明导电氧化物薄膜的厚度为3nm～200nm，进一步优选，所述透明导电氧化物薄膜的厚度为60nm～160nm。

优选地，所述底电极和顶电极均采用金、银、铂、铝、铜、钛中的一种或几种复合。

底电极和顶电极的厚度均会影响阻变存储器的性能，优选地，所述底电极和顶电极的厚度均为20nm～500nm。

阻变层采用金属氧化物和氮化物，该金属氧化物可以为二元氧化物、三元氧化物和多元氧化物等，具体可以为绝缘性的Al、Ni、Zn、Sn等氧化物。

优选地，所述阻变层的厚度为2nm～300nm。

所述阻变存储器可以采用磁控溅射法、化学气相沉积、热蒸发、原子层沉积、脉冲激光沉积、化学溶液或外延生长制备获得。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：