[发明专利]一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器及制备方法

权利要求书

1.一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器，其特征在于：包括由上至下设置的顶电极层，阻变氧化层和基底；

所述顶电极层包括若干个设置在阻变氧化层上的顶电极，所述顶电极在远离阻变氧化层的表面设有保护层；所述阻变氧化层为掺杂金属氧化层；所述基底包括层叠设置的上层的底电极层和下层的绝缘层。

2.根据权利要求1所述的一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器，其特征在于：所述保护层为金属铝薄膜层或金属钨薄膜层中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器，其特征在于：所述顶电极为圆柱形金属镍薄膜层或氮化钛薄膜层，厚度为20~60nm。

4.根据权利要求1所述的一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器，其特征在于：所述阻变氧化层为掺杂氧化镓粉末的氧化铟层。

5.根据权利要求1所述的一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器，其特征在于：所述底电极层为金属铂薄膜层或氧化铟锡薄膜层，厚度为50 ~ 150nm。

6.根据权利要求1所述的一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器，其特征在于：所述绝缘层采用层叠设置的三层结构，包括由上至下设置的钛薄膜层、二氧化硅薄膜层、硅薄膜层叠层或透明玻璃层叠层。

7.一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器的制备方法，其特征在于：制备具体步骤包括：

a）基底清洗；

将购买的基底完全浸入盛放无水乙醇的烧杯中，将所述烧杯放入去离子水环境中进行第一次超声清洗；第一次超声清洗后，将基底完全浸入盛放丙酮的烧杯中，将所述烧杯置于去离子水环境中进行第二次超声清洗；第二次超声清洗后，用去离子水冲洗基底并用氮气吹干；

b）制备阻变氧化层；

取硝酸铟水合物，用去离子水配置成0.13~0.21mol/L的In₂O₃前驱体溶液；取硝酸镓水合物溶于去离子水中配置成0.2~0.5mol/L的Ga₂O₃前驱体溶液；将配置好的Ga₂O₃前驱体溶液静置进行老化，静置时间不超过1天；将老化后的Ga₂O₃前驱体溶液进行退火，时间不超过24h，退火后得到Ga₂O₃粉末；将Ga₂O₃粉末和In₂O₃前驱体溶液进行1：4~6.5的比例进行掺杂得到掺杂Ga₂O₃粉末的In₂O₃前驱体溶液，将溶液静置3-5小时；将静置的溶液滴加在底电极层上，进行旋涂，旋涂时间不超过60s，转速为3500~5000rpm；旋涂完毕后，进行退火至溶液凝固成膜，制得掺杂后的In₂O₃薄膜层，退火温度为150~350℃，退火时间不超过1.5h；

c）制备顶电极层；

通过蒸发镀膜法将颗粒或粉末状的上电极材料镀制在阻变氧化层上，形成顶电极层；

d）制备保护层；

通过蒸发镀膜法将颗粒状或粉末状的金属保护层材料镀制在各层顶电极层远离阻变氧化层的表面上，制得掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器。

8.根据权利要求7所述的一种掺杂金属氧化物的阻变式随机存取存储器的制备方法，其特征在于：步骤a）中，在进行超声清洗后于真空环境下再对基底进行表面等离子清洗，以增强底电极层的亲水性，改善阻变氧化层的成膜性能；所述表面等离子清洗过程时间需持续至少35min，完成表面等离子清洗后10min内进行阻变氧化层制备。