[发明专利]一种双阻变层忆阻器及制备方法

说明书

本发明提供一种双阻变层忆阻器及制备方法，所述双阻变层忆阻器包括依次叠加的底电极、第一阻变层、第二阻变层及顶电极；其中，所述第一阻变层由多元钙钛矿氧化物、二元金属氧化物、硫族固态电解质或氮化物中的一种或多种制备；所述第二阻变层由铁电材料制备。本发明的有益效果在于(1)制备方法简单、易于操作；(2)忆阻器在插入铁电材料制备的阻变层后具有阻变窗口大，器件的耐久性好，保持时间长等优势，并获得了多级存储的功能；(3)在施加电压刺激时可连续调控电阻，具有生物突触仿生的功能；(4)可以对生物突触中的时序依赖突触可塑性学习规则进行模拟，具有自主学习的功能。

技术领域

本发明属于信息处理材料领域，具体涉及一种双阻变层忆阻器及制备方法。

背景技术

随着大数据时代的到来，爆炸式增长的大量信息需要超大容量的存储设备和超高效的信息处理系统，这些需求推动信息技术行业的飞速发展，而基于冯·诺依曼体系的传统计算机体系由于其效率低、能耗大等缺点已经越来越难以满足要求，新的计算体系急需构建。神经形态计算系统具有其高效、容错性好、自适应等特点，已经被广泛地研究为取代传统数字计算系统的潜在技术；神经形态计算受生物大脑所启发，由于其可以同时进行计算和存储，完成处理大量信息的任务，被视为高效的信息处理器；作为未来计算存储方面很有前景的电子器件，忆阻器在神经形态计算系统的应用已经引起了广泛的讨论。

忆阻器重要的应用领域主要包括非易失性存储器、逻辑运算，以及类脑神经计算等；其中，忆阻器在存储方面的应用与其它存储器件相比，具有较低的功耗、更好的重复性、长的保持特性、多级储存特性、高的一致性、大的储值窗口、快的操作速度、半导体集成工艺完美兼容等优点，是当前的研究热点，受到了广泛的关注，同时，忆阻器作为一种具有记忆功能的非线性电阻，其阻值会随着施加电压而发生改变，被视为模拟生物突触的完美器件。

忆阻器的结构普遍为金属/绝缘层/金属的三明治结构，其中金属为上下电极，绝缘层为电阻转变层；绝缘层材料对阻变存储器性能的影响很大，为了获得更好的性能，很多材料被应用于阻变存储器中，如多元钙钛矿氧化物、二元金属氧化物、硫族固态电解质、氮化物以及非晶硅、非晶碳等，传统的单层阻变层器件表现出稳定的双极性阻变性能和一致性，但仍存在开关比较小、耐久性差的问题。

铁电材料在忆阻器的应用中显示出优越的特性，但依旧有局限性，例如AyanSarkar在Multifunctional BiFeO₃/TiO₂nano-heterostructure:Photo-ferroelectricity,rectifyingtransport,and nonvolatile resistive switchingproperty中报道发现随着外加电压的增加，BiFeO3纳米结构的光铁电响应变弱；J.M.Luo在Resistive switching and Schottky diode-like behaviors in Pt/BiFeO₃/ITOdevices中报道则有高低阻态分布不均的情况。

发明内容

为弥补现有材料制备的忆阻器开关比小、耐久性差的技术缺陷，本发明提供一种双阻变层忆阻器及制备方法。

具体技术方案如下：

一种双阻变层忆阻器，其不同之处在于，所述双阻变层忆阻器包括依次叠加的底电极、第一阻变层、第二阻变层及顶电极；

其中，所述第一阻变层由所述第一阻变层由多元钙钛矿氧化物、二元金属氧化物、硫族固态电解质或氮化物中的一种或多种制备；

所述第二阻变层由铁电材料制备。

上述技术方案中，所述底电极由铂、铝、铜、金、钼、铌、钯、钌、氧化钌、银、钽、氮化钽、氮化钛、钨或氮化钨制备。

上述技术方案中，所述顶电极由金、钨、钛、银、铜或铂制备。