[发明专利]一种阈值转变器件及其制备方法

权利要求书

1.一种阈值转变器件，其特征在于，包括：第一电极层、第二电极层以及介质材料层，所述介质材料层位于所述第一电极层与所述第二电极层之间，在电压的作用下所述第二电极层的金属离子通过所述介质材料层向所述第一电极层迁移；

所述介质材料层为至少三层的多层堆叠结构，其中，所述介质材料层中所含层数为奇数，奇数层为化学计量氧化物层，所述化学计量氧化物层采用原子层沉积法制备而成，偶数层为过量氧含量氧化物层，所述过量氧含量氧化物层采用磁控溅射法制备而成。

2.根据权利要求1所述的阈值转变器件，其特征在于：所述化学计量氧化物为HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、HfAlO_3.5、HfZrO₄、Ta₂O₅、Fe₂O₅、MgO、TiO₂、SiO₂、Y₂O₃中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的阈值转变器件，其特征在于：所述过量氧含量氧化物为HfO_2+x、AlO_1.5+x、ZrO_2+x、HfAlO_3.5+x、HfZrO_4+x、TaO_2.5+x、FeO_2.5+x、MgO_1+x、TiO_2+x、SiO_2+x、YO_1.5+x中的至少一种，且x大于0。

4.根据权利要求1所述的阈值转变器件，其特征在于：所述第一电极层采用惰性导电金属材料，且所述惰性导电金属材料为Ta、Ru、Au、Pt、TiN、TaN、TiAlN、TiW中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的阈值转变器件，其特征在于：所述第二电极层采用活性金属材料，且所述活性金属材料为Ag、Cu、Ni、Ag₂Te、Ag₂S、Ag₂Se、Cu₂S、Cu₂Se、Cu₂Te中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的阈值转变器件，其特征在于：还包括阻挡层，所述阻挡层位于所述第二电极层与所述介质材料层之间，所述阻挡层采用TiN、SiN、石墨烯、MoS₂、α-Si、Ti中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的阈值转变器件，其特征在于：所述阻挡层的厚度不超过所述第一电极层厚度的10％，且不小于1nm。

8.一种根据权利要求6或7所述的阈值转变器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底表面形成第一电极层；

在第一电极层表面交替生长化学计量氧化物层以及过量氧含量氧化物层，得到具有多层堆叠结构的介质材料层；

在所述介质材料层表面形成阻挡层；

在所述阻挡层表面制备第二电极图形，并形成第二电极层；

对第一电极层进行图形化暴露出第一电极。

9.根据权利要求8所述的阈值转变器件的制备方法，其特征在于：所述第一电极层、第二电极层以及阻挡层采用溅射法、电子束蒸发法或脉冲激光沉积法制备而成。

10.根据权利要求9所述的阈值转变器件的制备方法，其特征在于：通过在制备所述过量氧含量氧化物层过程中通入过量的氧气，以调控所述过量氧含量氧化物中的氧含量。