[发明专利]一种离子掺杂的宽禁带半导体忆阻器及其制备方法

权利要求书

1.一种离子掺杂的宽禁带半导体忆阻器，其特征在于，所述忆阻器由上电极、势垒调制层、离子掺杂层及下电极构成，所述势垒调制层采用宽禁带半导体，所述离子掺杂层为包含碱金属或碱土金属离子的功能层，所述忆阻器通过调控所述离子掺杂层中碱金属或碱土金属离子迁移至所述势垒调制层的浓度，改变所述上电极与所述势垒调制层之间的肖特基势垒，实现低能耗、大范围的阻值连续调节。

2.如权利要求1所述的宽禁带半导体忆阻器，其特征在于，通过施加正向脉冲电压，调控碱金属或碱土金属离子的迁移，每施加一次脉冲电压，部分碱金属或碱土金属离子进入势垒调制层，随着脉冲电压次数增加，势垒调制层的碱金属或碱土金属的浓度会逐渐增加，其肖特基势垒就会逐渐减低，从而实现电阻值逐渐减小，且变化连续；或者，通过施加反向脉冲电压，调控碱金属或碱土金属离子的迁移，每施加一次脉冲电压，部分碱金属或碱土金属离子移出势垒调制层，随着脉冲电压次数增加，势垒调制层的碱金属或碱土金属的浓度会逐渐减少，其肖特基势垒就会逐渐增加，从而实现电阻值逐渐变大，且变化连续。

3.如权利要求1或2所述的宽禁带半导体忆阻器，其特征在于，所述势垒调制层为氧化镓、碳化硅、氮化镓、氮化铟、氮化铝、氧化锌中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的宽禁带半导体忆阻器，其特征在于，所述离子掺杂层为钴酸锂、铌酸锂、磷酸亚铁锂、亚铌酸锂、锰酸锂、硅酸锂、锰酸钠或者钴酸钠中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的宽禁带半导体忆阻器，其特征在于，所述上电极/下电极为铂、金、铜、镍、铝、钛、银、氮化钽或氮化钛中的至少一种。

6.如权利要求1或2所述的宽禁带半导体忆阻器，其特征在于，所述上电极厚度为50nm～100nm，离子掺杂层厚度为10nm～30nm，势垒调制层厚度为20nm～40nm，下电极厚度为50nm～100nm。

7.一种离子掺杂的宽禁带半导体忆阻器的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1）在衬底上生长下电极；

2）在所述下电极上沉积碱金属或碱土金属离子化合物，形成离子掺杂层；

3）在所述离子掺杂层上沉积宽禁带半导体材料，形成势垒调制层；

4）在退火炉中退火；

5）利用光刻在光刻胶上定义出上电极的图形；

6）在所述势垒调制层上沉积上电极，剥离形成上电极图形，并去除光刻胶。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属或碱土金属离子化合物为钴酸锂、铌酸锂、磷酸亚铁锂、亚铌酸锂、锰酸锂、硅酸锂、锰酸钠或者钴酸钠中的至少一种。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述宽禁带半导体材料为氧化镓、碳化硅、氮化镓、氮化铟、氮化铝、氧化锌中的至少一种。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，退火温度为400℃～600℃。