[发明专利]选通器件及其制备方法

说明书

本申请提供一种选通器件及其制备方法，涉及微纳电子器件技术领域。该选通器件包括从下到上依次设置在衬底上的下电极、第一绝缘层、第二绝缘层以及上电极；其中，下电极为惰性电极，上电极为活性电极，第一绝缘层的金属离子迁移率小于第二绝缘层的金属离子迁移率。本申请的方案中，通过在选通器件中下电极和上电极之间设置金属离子迁移率不同的两个绝缘层，即第一绝缘层和第二绝缘层，通过第一绝缘层的金属离子迁移率小于第二绝缘层的金属离子迁移率这一特性，控制导电通道重新连通的位置，降低了新形成的导电通道的位置的随机性，有效降低了不同循环操作中阈值电压的波动，有效支撑选通器件在忆阻器交叉阵列中的应用。

技术领域

本发明涉及微纳电子器件技术领域，具体而言，涉及一种选通器件及其制备方法。

背景技术

忆阻器具有高集成度、高速度、低功耗等优势，基于交叉阵列结构的忆阻交叉阵列在非易失存储、逻辑计算和神经形态计算应用上具有非常重要的前景。然而，忆阻交叉阵列中存在的泄露电流限制了大规模阵列的实现，是忆阻器走向实用的主要瓶颈之一。

由于选通器件在低电压时表现出高阻特性，在高电压下表现出低阻特性，配合电压操作策略，可以使忆阻交叉阵列中未被选中的忆阻器都处于高阻状态，减小泄露电流。可编程金属化选通器件通常由活性电极和惰性电极间包裹绝缘层构成，当施加正向电压时，活性电极发生氧化反应形成金属阳离子，金属阳离子在电场作用下在绝缘层中向惰性电极的方向迁移，并在绝缘层中还原成金属原子，金属原子堆积逐渐形成不稳定的导电通道，使选通器件从高阻状态跳变成低阻状态，发生阈值跳变现象，当外部电压撤去时，导电通道由于不稳定会自动断裂，器件又回到高阻状态。

但是，现有技术中的选通器件的阈值电压波动明显，无法支撑选通器件在忆阻器交叉阵列中的应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种选通器件及其制备方法，以便解决现有技术中的可编程金属化选通器件的阈值电压波动明显，无法支撑选通器件在忆阻器交叉阵列中的应用问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种选通器件，所述选通器件包括从下到上依次生长在衬底上的下电极、第一绝缘层、第二绝缘层以及上电极；

其中，所述下电极为惰性电极，所述上电极为活性电极，所述第一绝缘层的金属离子迁移率小于所述第二绝缘层的金属离子迁移率。

可选地，所述第一绝缘层为基于第一绝缘材料生长得到的绝缘层，所述第二绝缘层为基于第二绝缘材料生长得到的绝缘层，其中，所述第一绝缘材料的缺陷和晶界，多于，所述第二绝缘材料的缺陷和晶界。

可选地，所述第一绝缘层为采用第一生长方法，基于第一绝缘材料生长得到的绝缘层，所述第二绝缘层为采用第二生长方法，基于第二绝缘材料生长得到的绝缘层；其中，所述第一生长方法和所述第二生长方法为不同的生长方法。

可选地，所述第一生长方法为原子沉积方法，所述第二生长方法为磁控溅射方法。

第二方面，本申请实施例还提供了一种选通器件制备方法，所述方法包括：

在衬底上采用惰性材料生长下电极；

在所述下电极的表面上生长第一绝缘层；

在所述第一绝缘层的表面生长第二绝缘层，其中，所述第一绝缘层的金属离子迁移率小于所述第二绝缘层的金属离子迁移率；

在所述第二绝缘层的表面采用活性材料生长上电极，得到选通器件。

可选地，所述在所述下电极的表面上生长第一绝缘层，包括：在所述下电极的表面，基于第一绝缘材料生长所述第一绝缘层；