[发明专利]纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法，属于微电子新型非易失性存储器技术领域。该电阻式随机存储器件由导电衬底、纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜和导电顶电极构成。构建这种存储器件的制备方法是采用简单的溶胶‑凝胶法制备纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜，该方法容易控制薄膜化学成分、稳定性好、能达到分子级别水平、均匀致密无裂纹。在薄膜表面采用镀膜技术镀上导电顶电极而成。本发明中该电阻式随机存储器件表现出优异的开/关比、循环稳定性及保持特性。上述优异特性表明本发明在微电子非易失性存储器技术领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及微电子新型非易失性存储器技术领域，具体涉及一种基于纳铁酸镍薄膜电阻式随机存储特性的非易失性存储器件及其制备方法。

背景技术

半导体存储器是采用半导体电路作为存储媒体的半导体器件，它在电脑电子、汽车电子通讯电子和消费电子等领域具有重要的地位。为了突破传统 Flash 存储器的固有缺陷和尺寸极限，近年来工业界和学术界基于不同材料、不同机制以及不同的操作方式研制出多种有望取代 Flash 存储器的高密度、高速度和低功耗的新兴非易失性存储器，如铁电存储器、磁阻存储器、相变存储器和阻变存储器等。阻变存储器是一种新型的非易失性存储器，其具有结构简单、存储密度高、功耗低、保持时间长、读写速度快及与半导体工艺兼容性好等优点，在非易失性随机存储器领域具有潜在的应用潜力和广阔的应用前景。

一方面，铁酸镍(NiFe₂O₄)薄膜具有丰富的光学、电学及磁学等物理化学性质，在光催化、微波、磁记录和阻变存储器等领域具有广阔的应用前景。另一方面，纳米贵金属 Ag和Au颗粒因其具有特殊的物理化学性能和广泛的应用前景而逐渐引起人们的兴趣和关注，有希望应用于下一代高性能电子产品。目前还没有有关纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜的电阻式随机存储特性的研究报道。

目前，薄膜材料的制备方法主要有化学沉积法和物理沉积法，化学沉积法包括化学气相沉积法、金属有机热分解法和溶胶-凝胶法等；物理沉积法包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法及分子束外延法等。对比可知，溶胶-凝胶法具有操作简单，易于控制薄膜成分，均匀性良好，合成成本低，处理温度低，易于大面积成膜等优点，是电阻式随机存储器件制备的重要技术方法。溶胶-凝胶法在制备金属氧化物、掺杂金属氧化物、有机物及固态电解质等材料具有广泛的应用。。

发明内容

本发明的目的一在于根据现有技术中的上述不足，提供一种新型的纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜电阻式随机存储器件。

本发明的目的二是提供上述纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜电阻式随机存储器件的新型制备方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种电阻式随机存储器件是由导电衬底(Pt或者ITO)，纳米贵金属银颗粒修饰NiFe₂O₄薄膜电阻存储层和导电顶电极(Pt、Au、Ag或Cu)构成。

上述纳米贵金属颗粒为银(Ag)或者金(Au)颗粒，纳米贵金属颗粒修饰量与NiFe₂O₄薄膜摩尔比为0.2％~2％：1，所述薄膜厚度为 100~500 nm。

上述薄膜制备是采用溶胶-凝胶法。

上述溶胶-凝胶法步骤如下：

(1) 制备NiFe₂O₄前驱体溶液；

(2) 制备纳米贵金属盐溶液；

(3) 将步骤(2)所得贵金属盐溶液逐滴加入到步骤(1) 所得NiFe₂O₄前驱体溶液中，搅拌10~30分钟得到NiFe₂O₄薄膜的前驱体溶液；