[发明专利]一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明涉及本发明的一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器及其制备方法，包括SiO2衬底，设置于SiO2衬底上的惰性金属底电极，设置于底电极上的MoS2阻变介质层，设置于MoS2阻变介质层上的活性金属顶电极。本发明解决现有阻变存储器只能实现双极性与单极性永久互转的问题，进而拓展器件在高密度存储领域应用。

技术领域

本发明涉及一种微纳电子器件阻变存储技术领域，具体涉及一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器及其制备方法。

背景技术

随着科学技术进步，人类正式进入大数据时代，这对数据信息存储提出了更高的要求。信息存储器件向着尺寸小型化、存储高密度方向发展。传统基于浮栅结构的闪存受限于尺寸缩小后存在电荷遂穿等问题，器件性能无法得到保证，因此无法满足当今社会对于数据量的需求。阻变式随机存储器(RRAM)具有结构简单、易于集成、读写速度快以及非破坏式读取等优点，已经成为极具潜力的下一代信息存储器。其基本工作原理是器件开启和关闭过程中阻变介质层内部导电细丝通断。阻变存储器按照其开关电压极性可分为双极性和无极性两种行为。双极性器件阻变过程中开启和关闭电压具有不同极性。无极性器件阻变过程中关闭电压没有极性限制，正负电压均可。由于双极性和无极性阻变行为二者低阻状态对电压具有不同响应特性，因此在单一器件实现双极性/无极性共存能够实现多个电阻状态(多级存储)，因此能够大大提高存储密度。目前，单一器件实现双极性/无极性共存主要通过提升器件工作过程中的限制电流来实现。但由于提升限制电流导致阻变介质层内引入大量缺陷，这种双极性与无极性转换都是永久性的，无法实现可逆互转。此外，过高的限制电流也会增加器件功耗，使得这种方法不利于难以大规模推广及应用。本发明提出一种通过电压极性控制实现器件双极性与无极性可逆互转的新型阻变存储器。

发明内容

本发明的目的是提供一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器，以解决现有阻变存储器只能实现双极性与单极性永久互转的问题，进而拓展器件在高密度存储领域应用。本发明的目的还提供一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器制备方法

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器，

包括SiO₂衬底，

设置于SiO₂衬底上的惰性金属底电极，

设置于底电极上的MoS₂阻变介质层，

设置于MoS₂阻变介质层上的活性金属顶电极。

其中，所述的惰性金属底电极包括金属Pt、Au、W或Al,厚度为50-300nm。

其中，所述的MoS₂阻变介质层中MoS₂片层尺寸为200nm-2μm,阻变介质层厚度为50-300nm。

其中，所述的活性金属顶电极为Ag或Cu,厚度为30-100nm。

本发明的的一种双极性/无极性可逆互转型阻变存储器制备方法，有步骤：

(1)惰性金属底电极制备：采用直流磁控溅射、热蒸镀或电子束蒸发方法在SiO₂衬底上制备惰性金属薄膜，从而得到惰性金属电极；

(2)MoS₂阻变介质层制备：采用旋涂、滴涂或真空抽滤方法利用MoS₂片层水溶液在惰性金属电极上制备MoS₂薄膜阻变介质层，在介质层制备过程中薄膜表面持续用氮气吹拂以保证薄膜平整；

(3)活性金属顶电极制备：采用直流磁控溅射、热蒸镀或电子束蒸发方法在MoS₂阻变介质层上制备活性金属薄膜，从而得到活性金属顶电极；