[发明专利]低温非易失性存储器

说明书

本发明公开了一种低温非易失性存储器，该存储器包括上电极、阻变层和下电极，其中，阻变层为双层结构，阻变层的上层为导电绝热材料，与上电极连接，阻变层的下层为阻变材料，与下电极连接，当进行写入SET和重置RESET时，外电场电流产生的焦耳热将阻变层中的局部温度升高，导电绝热材料将部分热量保存在阻变层内，使阻变层保持阻变特征。该存储器利用阻变效应，针对低温应用场景进行器件结构与材料性质上的优化，实现了低温下的非易失性存储。

技术领域

本发明涉及低温电路技术领域，特别涉及一种低温非易失性存储器。

背景技术

随着量子计算、深空探测等新兴领域的发展，对低温电路的需求越来越大。低温电路指的是在液氦温区(4.2K附近)能够正常工作的集成电路。当前，低温电路中以场效应管等为基本单元的逻辑器件都有比较好的表现，但是能在低温正常工作的存储器件仍然比较缺乏。本发明提出一种低温存储器，利用阻变效应实现低温存储功能。

对于低温电路而言，要实现存储也可以利用类似DRAM(动态随机存储器)、SRAM(静态随机存储器)等器件以实现对数据的存储，但这些器件都是易失性的，断电后数据无法保持。

但目前尚未有能够在低温规模化应用的非易失性存储器，且已经公开过的低温存储器的工作原理复杂、制备过程困难、成本高昂，不利于实际应用。因此，亟待一种存储结构与制备结构简单、成本低的低温非易失性存储器。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种低温非易失性存储器，该存储器结构与制备过程简单，选取材料与常规半导体工艺制程兼容，可用于低温下的大规模非易失性存储。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了低温非易失性存储器，包括：上电极、阻变层和下电极，其中，所述阻变层为双层结构，所述阻变层的上层为导电绝热材料，与所述上电极连接，所述阻变层的下层为阻变材料，与所述下电极连接，当进行写入SET和重置RESET时，外电场电流产生的焦耳热将所述阻变层中的局部温度升高，所述导电绝热材料将部分热量保存在所述阻变层内，使所述阻变层保持阻变特征。

本发明实施例的低温非易失性存储器，利用阻变效应，针对低温应用场景进行器件结构与材料性质上的优化，实现了低温下的非易失性存储，同时，本发明实施例的存储器结构与制备过程简单，选取材料与常规半导体工艺制程兼容，可用于低温下的大规模非易失性存储。

另外，根据本发明上述实施例的低温非易失性存储器还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述导电绝热材料为导电率高且热导率低的材料。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了低温非易失性存储器，包括：上电极、第一导电绝热材料、第二导电绝热材料、阻变层和下电极，其中，所述上电极与所述第一导电绝热材料连接，所述阻变层置于所述第一导电绝热材料和所述第二导电绝热材料中间，所述第二导电绝热材料与所述下电极连接，当进行写入SET和重置RESET时，外电场电流产生的焦耳热将所述阻变层中的局部温度升高，所述第一导电绝热材料和所述第二导电绝热材料将部分热量保存在所述阻变层内，使所述阻变层保持阻变特征。

为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了低温非易失性存储器，包括：上电极、导电绝热材料、第一绝缘绝热材料、第二绝缘绝热材料、阻变层和下电极，其中，所述上电极与所述导电绝热材料连接，所述导电绝热材料与所述第一绝缘绝热材料、所述第二绝缘绝热材料和所述阻变层连接，所述第一绝缘绝热材料和所述第二绝缘绝热材料分别置于所述阻变层左右侧，所述下电极置于所述阻变层下方，当进行写入SET和重置RESET时，外电场电流产生的焦耳热将所述阻变层中的局部温度升高，所述导电绝热材料、第一绝缘绝热材料和所述第二绝缘绝热材料将部分热量保存在所述阻变层内，使所述阻变层保持阻变特征。