[发明专利]阻变器件及其制备方法、设计方法

说明书

一种阻变器件及其制备方法、设计方法，该阻变器件包括第一电极、第二电极、阻变层和至少一层热电调制层。所述阻变层设置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述热电调制层与所述阻变层相邻。所述阻变器件可在第一状态和第二状态之间转换，所述阻变层在所述第一状态时的电阻小于在所述第二状态时的电阻，所述热电调制层的有效电阻大于所述阻变层在所述第一状态时的电阻的1/4。该阻变器件在置位和/或复位过程中具有电导‑脉冲线性区间，有利于提高应用该阻变器件的神经网络的计算精度，有助于实现类脑计算硬件系统。

技术领域

本公开的实施例涉及一种阻变器件及其制备方法、设计方法。

背景技术

随着人工神经网络的发展，由金属氧化物型阻变器件构成的交叉阵列的结构在神经网络的硬件实现上有重要的作用和意义。阻变器件通常包括薄膜材料，这些薄膜材料具有不同的电阻状态，并且能够在一定的电压作用下在不同的电阻状态之间转换。

发明内容

本公开至少一个实施例提供一种阻变器件，包括：第一电极；第二电极；阻变层，设置在所述第一电极和所述第二电极之间；至少一层热电调制层，所述热电调制层与所述阻变层相邻；其中，所述阻变器件可在第一状态和第二状态之间转换，所述阻变层在所述第一状态时的电阻小于在所述第二状态时的电阻，所述热电调制层的有效电阻大于所述阻变层在所述第一状态时的电阻的1/4。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述热电调制层的有效电阻小于所述阻变层在所述第一状态时的电阻的5倍。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述热电调制层的电阻率为0.1mΩ·cm-10Ω·cm。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述热电调制层的热导率小于所述第一电极和所述第二电极的热导率。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述热电调制层的热导率为0.01W·m^-1·K^-1-20W·m^-1·K^-1。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述热电调制层的材料包括缺氧的金属氧化物、相变材料或二维材料。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述缺氧的金属氧化物包括AlO_x、HfO_x、SiO_x、TiO_x、TaO_x或WO_x；所述相变材料包括Ge₂Sb₂Te₅；所述二维材料包括石墨烯。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述热电调制层的厚度为10nm-1000nm。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述至少一层热电调制层包括第一热电调制层和第二热电调制层，所述阻变层夹置在所述第一热电调制层和所述第二热电调制层之间，所述热电调制层的有效电阻等于所述第一热电调制层的有效电阻和所述第二热电调制层的有效电阻之和。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件还包括基底，其中，所述第一电极、所述阻变层、所述热电调制层和所述第二电极依序设置在所述基底上，或者，所述第一电极、所述热电调制层、所述阻变层和所述第二电极依序设置在所述基底上。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述第一电极和/或所述第二电极的材料包括Ti、Al、Ni、Ag、Au、W、Cu、Pt、Pd或TiN。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述第一电极和/或所述第二电极的厚度为10nm-1000nm。

例如，在本公开一实施例提供的阻变器件中，所述阻变层的材料包括过渡金属氧化物或过渡金属氧化物的混合物。