[发明专利]互补型存储单元及其制备方法、互补型存储器

权利要求书

1.一种互补型存储单元，其特征在于，包括：

控制晶体管，用于控制所述存储单元的读写；

上拉二极管，一端连接于正选择线，另一端连接于所述控制晶体管的源端，用于控制高电平输入；

下拉二极管，一端连接于负选择线，另一端连接于所述控制晶体管的源端，用于控制低电平输入；

其中，所述上拉二极管与所述下拉二极管在第一方向上相互对称设置；

所述控制晶体管的漏端与位线连接，栅极与字线连接；

当所述互补型存储单元的存储状态为1时，所述上拉二极管和下拉二极管的开启方向指向所述控制晶体管的源端；

当所述互补型存储单元的存储状态为0时，所述上拉二极管的开启方向指向正选择线，所述下拉二极管的开启方向指向负选择线；

当所述互补型存储单元的写入状态为1时，所述字线施加开启电压V_DD，所述位线施加写入电压V_write，所述正选择线和负选择线接地；

当所述互补型存储单元的写入状态为0时，所述字线施加开启电压V_DD，所述位线接地，所述正选择线和负选择线施加写入电压V_write；

当所述互补型存储单元处于读取状态时，字线施加开启电压V_DD，正选择线施加输入电压V_in，负选择线接地，其中：

当互补型存储单元存储状态为1时，位线输出的输出电压为高电平；

当互补型存储单元存储状态为0时，位线输出的输出电压为低电平；

其中，当所述互补型存储单元未被选中时，

所述字线接地；或

所述位线施加保护电压V_B，V_B＝(1/2)V_write；

其中，

所述控制晶体管为MOS管；

所述上拉二极管和所述下拉二极管为相同的可编程二极管；

其中，所述可编程二极管包括：

下电极层，用于支撑所述可编程二极管，并提供所述可编程二极管的下电极；

介质层，形成于所述下电极层上，用于作为所述可编程二极管的功能层，以在撤销电信号后保持在稳定状态；

上电极层，形成于所述介质层上，用于提供所述可编程二极管的上电极；

在向下电极层330施加正的读取电压V_r时，该可编程二极管至少存在以下两个状态：

状态1：流过二极管的电流绝对值小于施加同样大小的负读取电压-V_r的电流绝对值；

状态2：流过二极管的电流绝对值大于施加同样大小的负读取电压-V_r的电流绝对值；

在向该可编程二极管施加一个特定绝对值的读取电压V_r时，正向电流与负向电流绝对值比值最大的状态为正向最高态，正向电流与负向电流绝对值比值最小的状态为负向最高态；此外，可编程二极管在不同的内部状态下，被施加一个特定绝对值的读取电压时，正向电流和负向电流绝对值的比值取正向最高态和负向最高态的多个值或者连续变化的值，使得该可编程二极管处于不同的多个状态或连续变化的状态，以实现对电流流向的调节；而且，当可编程二极管用于电阻型的存储器时，以正向电压作为读取电压，正向导通的状态可以视为低阻态，反向导通状态为高阻态，分别用于存储0和1。

2.根据权利要求1所述的互补型存储单元，其特征在于，

所述下电极层由W、Al、Ti、Ta、Ni、Hf、TiN和TaN中的至少一种构成；

所述介质层由钙钛矿型铁电材料、铁电聚合物-PVDF材料以及HfO₂基铁电材料中的至少一种具有铁电特性的材料构成，或由带电缺陷的介质材料构成；

所述上电极层由W、Al、Cu、Ru、Ti、Ta、TiN、TaN、IrO₂、ITO和IZO中的至少一种构成。

3.根据权利要求2所述的互补型存储单元，其特征在于，所述HfO₂基铁电材料为掺杂Zr、Al、Si和La中至少一种元素的HfO₂基材料。

4.一种互补型存储器，具有多个权利要求1-3中任一项所述的互补型存储单元组成的阵列结构。

5.一种权利要求1-3中任一项所述的互补型存储单元的制备方法，其特征在于，包括：

形成控制晶体管，所述控制晶体管用于控制所述存储单元的读写；

在所述控制晶体管上在第一方向上对称形成上拉二极管和下拉二极管。