[发明专利]多铁隧道结忆阻器及其制作方法

说明书

本申请公开一种多铁隧道结忆阻器及其制作方法，所述多铁隧道结忆阻器包括衬底以及在其上进行堆叠的第一电极、势垒层、第二电极和第一接触电极，其中，第一电极为条状电极，第一接触电极为带状电极，第一接触电极的延伸方向与第一电极的延伸方向垂直，构成crossbar结构；所述势垒层为铁电材料，所述第一电极和第二电极是铁磁材料，铁电材料和铁磁材料形成多铁隧道结。本申请提供的多铁隧道结忆阻器不仅具有忆阻特性，而且由于多铁隧道结中有磁电耦合效应，通过改变第二电极和第一电极的磁矩相对取向，可以调制铁电翻转动力学行为及相关的忆阻塑性特征，使得多铁隧道结忆阻器还具有塑性特征可调的功能。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种多铁隧道结忆阻器及其制作方法。

背景技术

在人脑中，信息在神经元网络中的传递、储存和处理是通过突触连接进行的。神经元响应外界刺激，会产生被称为“动作电位”的信号输出至突触，而突触响应神经元信号，调节神经元间的连接强度即突触的权重，这被称为突触的可塑性。如果持续地刺激，突触的权重表现出连续的变化。另外，在神经突触中，突触形态的改变，还会导致不同的塑性特征，反映为突触响应神经元活动的灵敏度的不同。

突触的权重可塑性及可调的塑性特征在人脑学习和记忆方面有重要作用。为理解和应用人脑高效的学习和记忆模式，科学家们致力于类脑计算系统的构建，其中就包括开发模拟突触的人工电子器件。忆阻器具有电阻连续可调的特性，与突触的权重可连续变化的运作方式类似，从而被认为是模拟突触塑性特征的理想电子器件。

现有的忆阻器是在Pt/TiO_2+δ/Pt电容器中，通过施加电场驱动TiO_2+δ层中的氧离子迁移，从而实现了连续可调的电阻变化。此后，研究者相继提出基于不同阻变机理的忆阻器，包括磁隧道结忆阻器、铁电隧道结忆阻器、相变忆阻器等等。

但是，以上忆阻器大多数仅能模拟一种塑性特征的突触权重变化，不具备塑性特征可调的特性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多铁隧道结忆阻器及其制作方法，以解决现有技术中忆阻器不具备塑性特征可调的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多铁隧道结忆阻器，包括：

衬底；

位于所述衬底上的第一电极，所述第一电极为条状电极；

位于所述第一电极上的势垒层，所述势垒层覆盖所述第一电极的中间部分，并暴露出所述第一电极的端部；

位于所述势垒层上的第二电极；

与所述第二电极电性接触的第一接触电极，所述第一接触电极为带状电极，所述第一接触电极的延伸方向与所述第一电极的延伸方向相互垂直，形成交叉结构；

其中，第一电极和第二电极均为铁磁材质，所述势垒层为铁电材质。

优选的，所述第一电极和所述第二电极的材料相同。

优选的，所述第一电极材料为：La_1-xSr_xMnO₃、La_1-xCa_xMnO₃、Fe₃O₄，或Fe、Co、Ni及其合金中的任意一种，其中0＜x＜1。

优选的，所述势垒层材质为BaTiO₃、BiFeO₃、PbZr_1-xTi_xO₃、LiTaO₃、LiNbO₃或掺杂HfO₂中的任意一种，其中0＜x＜1。