[发明专利]一种非对称铁电隧穿结多值存储单元的调制方法

权利要求书

1.一种非对称铁电隧穿结的多值存储单元的调制方法，其特征在于，所述多值存储单元包括第一电极层、第二电极层、N个铁电功能层与N-1个绝缘层；所述N个铁电功能层与N-1个绝缘层交错堆叠设置于所述第一电极层与第二电极层之间；

其中，所述N个铁电功能层分别具有不同的矫顽场值，以使所述N个铁电功能层在施加第一激励后仍呈现出不同的剩余极化差异，进而在第二激励作用下所述多值存储单元呈现2^N种隧穿阻态；其中，所述N为大于等于2的整数；所述绝缘层的材料选自Al、Si、Hf、Zr、Ta、Ti的氧化物中至少一种，且其厚度为0.5~3nm。

2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述第一激励包括改变驱动激励的大小和驱动激励的方向。

3.一种非对称铁电隧穿结的多值存储单元的调制方法，其特征在于，所述多值存储单元包括第一电极层、第二电极层、第一铁电功能层和第二铁电功能层与绝缘层；所述绝缘层设置于第一电极层与第二电极层之间，第一电极层、绝缘层、第二电极层依次设置于第一电极层与第二电极层之间；

其中，所述第一铁电功能层的矫顽场不同于第二铁电功能层的矫顽场，以使所述第一、第二铁电功能层在施加第一激励后仍呈现出不同的剩余极化强度和方向，进而在第二激励作用下所述多值存储单元呈现四种隧穿阻态。

4.根据权利要求3所述的调制方法，其特征在于，所述第二铁电功能层的矫顽场大于第一铁电功能层的矫顽场，所述方法包括四种工作状态：

第一工作状态，施加第一激励后，所述第一、第二铁电功能层呈现正向极化；其中，所述第一激励包括第一正向驱动激励；

第二工作状态，施加第一激励后，所述第一铁电功能层呈现反向极化，所述第二铁电功能层呈现正向极化；其中，所述第一激励包括第一正向驱动激励和第一反向驱动激励；

第三工作状态，施加第一激励后，所述第一、第二铁电功能层呈现反向极化；其中，所述第一激励包括第二反向驱动激励；

第四工作状态，施加第一激励后，所述第一铁电功能层呈现正向极化，所述第二铁电功能层呈现反向极化；其中，所述第一激励包括第二反向驱动激励和第二正向驱动激励；

其中，所述第一正向驱动激励强度大于第一反向驱动激励强度；所述第二反向驱动激励强度大于第二正向驱动激励强度。

5.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，所述方法包括对所述四种工作状态施加第二激励，所述多值存储单元呈现四种隧穿阻态；

其中，所述第二激励的强度同时小于所述第一反向驱动激励和第二正向驱动激励的强度。

6.根据权利要求1或3所述的调制方法，其中，所述铁电功能层的材料选自掺杂或者未掺杂的HfO₂、Hf_xZr_1-xO₂、BiFeO₃、BaTiO₃、Pb(Zr_1-xTi_x)O₃ 、Sr_xBa_1-xO₃、聚偏氟乙烯中至少一种，且其厚度为2~20nm。

7.根据权利要求1或3所述的调制方法，其中，所述第一、第二电极层的制备材料选自多晶硅、Al、TiN、TaN、W、Ni、Ta、SrRuO₃、Nd:SrTiO₃中至少一种，且二者厚度为10~200nm。

8.一种非对称铁电隧穿结的多值存储器，所述多值存储器为权利要求1~7中任意一项所述的非对称铁电隧穿结的多值存储单元的调制方法所制备形成的多值存储器。