[发明专利]一种平面型的阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明公开一种平面型的阻变存储器及其制备方法。所述平面型的阻变存储器包括：衬底、位于所述衬底两端的第一电极和第二电极、及位于所述第一电极和第二电极之间的介质层，所述介质层为一维纳米材料或一维微米材料。本发明利用低维度的纳米材料或微米材料，且纳米材料或微米材料本身的晶型也有利于构筑易于离子迁移的介质层，从而可以构筑低维度的、易于离子迁移的通路，实现导电细丝的限域生长，进而提高器件的一致性。另外，本发明器件制备工艺简单，制备成本低。

技术领域

本发明涉及阻变存储器领域，尤其涉及一种平面型的阻变存储器及其 制备方法。

背景技术

通过新型电子学器件，模拟神经网络和人脑功能，探寻计算与存储融 合的机制与方法，是未来计算机的趋势所在。近十年，国内外开展了一系 列的“脑计划”研究，包括英特尔(Loihi项目)、IBM(TrueNorth项目) 在内的大量公司也致力于人工智能的类脑芯片研发，旨在突破冯·诺依曼 架构的能效瓶颈。据Mordor Intelligence报告，神经形态计算市场将逐 年上涨，预计2025年达六十亿美元。我国也在积极布局该领域，2016年， “脑科学与类脑研究”被确定为重大科技创新项目和工程之一，也被称为 中国“脑计划”。该计划包括一体两翼，“体”是以研究脑认知的神经原 理为主，研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。

近年来，研究人员借助离子迁移、自旋和相变等物理现象，研制了一 系列的电子学器件，并尝试开发高性能的类脑芯片。其中，阻变存储器(忆 阻器)由于其多级存储属性，电阻态固有的非易失性，以及适合矩阵集成 的易扩展两端结构等优点被认为是构建高度互连、大规模并行的万亿级大 型突触神经网络最具潜力的器件之一。导电细丝型阻变存储器是最为常见 的一种阻变存储器，电激励会引起介质层中导电细丝的形成和断裂，实现两个或多个电导态的切换。自2008年惠普实验室利用TiO₂成功制备世界首 个阻变存储器以来，大量的该类阻变材料和器件被开发，研究论文也呈指 数增长。但相比大量的人员和经费的投入，该类忆阻器的商业化转化效率 较差，类脑领域应用也有待拓展。其中一个主要原因是导电细丝生长的随 机性引起的器件电学性能的离散性，造成器件与器件的不一致性，循环与 循环的不一致性。

因此，提高器件一致性有利于阻变存储器的商业化应用。国内外科学 家通过优化介质层、优化电极等方式提升了阻变存储器的一致性。采用晶 型材料作为介质层，有利于集中化离子的迁移行为，避免导电细丝的过度 生长。这也是较为常用的一种策略，但该方法工艺偏复杂、成本偏高。如 利用CVD法制备了氧化锌晶型纳米线，构筑了平面型的阻变存储器。截面 透射电镜加能谱结果表面，离子的迁移被限域在纳米线表面，器件展现出 良好的循环均一性。通过石墨烯缺陷工程控制活性电极离子向介质层中注 入通道的尺寸和数量，集中化阻变存储器的导电通路，显著提升了器件电 阻转变的一致性。对于电极优化，主要通过选取特定电极材料或电极形状 进行。通过金字塔形铜电极，有利于限域导电细丝的生长，研制了一种高 一致性的的氧化铝基忆阻器。但是，如上一致性策略存在工艺复杂和成本 高的问题，如CVD生长、微纳加工等。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种平面型的阻变 存储器及其制备方法，旨在解决现有一致性策略存在工艺复杂和成本高的 问题。

本发明的技术方案如下：

一种平面型的阻变存储器，其中，包括：衬底、位于所述衬底两端的 第一电极和第二电极、及位于所述第一电极和第二电极之间的介质层，所 述介质层为一维纳米材料或一维微米材料。

可选地，所述一维纳米材料选自纳米线、纳米带、纳米管、纳米棒中 的一种。

可选地，所述一维微米材料选自微米线、微米带、微米管、微米棒中 的一种。

可选地，所述介质层的材料选择肽、氨基酸、无机材料中的一种。

可选地，所述介质层为纳米线。