[发明专利]一种具有类超晶格材料功能层的忆阻器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，其包括上电极、功能层和下电极，所述功能层是由硫系材料和氧化物材料层叠而成的类超晶格，氧化物和硫系材料交替叠加，金属导电丝能在硫系材料层中沿着晶界生长，金属导电丝的生长具有方向性，从而降低金属导电丝生长的随机性，以能提高忆阻器的电阻一致性，

其中，一个电极材料选用活性金属，活性金属选自Ag、Ag的合金化合物、Cu或Cu的合金化合物，另一个电极材料选用惰性电极材料，惰性电极材料选用Pt、Pd、TiW或Au。

2.如权利要求1所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，其功能层具有多个重复单元，每个单元为一层硫系材料和一层氧化物材料层叠而成，整个功能层中，硫系材料和氧化物材料交替层叠。

3.如权利要求2所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，硫系材料层的厚度为1nm～3nm，氧化物材料层的厚度为1nm～5nm。

4.如权利要求3所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，整个功能层具有3～20个重复单元。

5.如权利要求4所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，硫系材料为本征材料或者掺杂材料，其为Sb单质或者为Ge、Sb、Te、In、Bi元素组合成的化合物，其掺杂元素选自C、Cu、N、O、Si、Sc、Ti中的一种或者多种。

6.如权利要求4所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，硫系材料为GeTe、Sb₂Te₃、Bi₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅或Ge₁Sb₂Te₄。

7.如权利要求5或6所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，氧化物材料为氧化硅或过渡金属氧化物，其为二元金属氧化物材料或者三元金属氧化物材料。

8.如权利要求7所述的具有类超晶格材料功能层的忆阻器，其特征在于，氧化物材料为Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、GeO₂、SiO₂、HfAlO_x或HfZrO_x，其中，x的取值范围为1～2。

9.一种制备如权利要求1-8任一所述的一种具有类超晶格材料功能层的忆阻器的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)在衬底上制备下电极，

(2)采用原子沉积法、磁控溅射法、分子束外延法、脉冲激光沉积法、热蒸发法或电化学法交替层叠生长硫系材料和氧化物的类超晶格，直到获得所需的重复单元数量，

(3)制备上电极。