[发明专利]一种开关器件及存储器

权利要求书

1.一种开关器件，包括下电极、上电极及夹设于所述下电极与所述上电极之间的开关材料层，其特征在于：

所述开关材料层包括Te、Se和S中的至少一种元素；

所述开关器件处于开启状态时，所述开关材料层呈液态，且禁带宽度为0；

所述开关器件处于关闭状态时，所述开关材料层呈结晶态，且所述开关材料层与所述上电极之间形成肖特基势垒，所述开关材料层与所述下电极之间形成肖特基势垒。

2.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：当外加电压大于阈值电压时，所述开关材料层在焦耳热的作用下熔化成所述液态以使所述开关器件开启；当外加电压撤去或外加电压小于阈值电压时，所述开关材料层重结晶以使所述开关器件自发回到所述关闭状态。

3.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关器件具有双向阈值开关特性。

4.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关器件的开/关电流比范围是1×10¹～9.9×10⁸，开关速度快于200ns。

5.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料经过高于400℃温度的退火处理，仍具有权利要求2至4任意一项所述的开关特性。

6.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层还包括Ge、Si、Al、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及Mn元素中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层的材料化学通式为(Te_xSe_yS_z)_1-a-bM_aN_b，其中，M与N为不同的元素，且M选自Ge、Si、Al、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及Mn元素中的一种，N选自Ge、Si、Al、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及Mn元素中的一种；x、y、z、a及b均为原子组分，且满足x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤a+b＜1，0≤a≤0.5，0≤b≤0.5。

8.根据权利要求6所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层的材料化学通式为Ge_sTe_100-s，其中，s为原子组分，且满足1≤s≤15。

9.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层的厚度范围是0.2nm～200nm。

10.根据权利要求9所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层的厚度小于2nm。

11.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层具有原子尺度均匀性。

12.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述下电极的材质包括TiN、TaN、W、WN及TiNSi中的至少一种；所述上电极的材质包括TiN、TaN、W、WN及TiNSi中的至少一种。

13.根据权利要求1所述的开关器件，其特征在于：所述开关材料层的直径或等效圆直径范围是0.4nm～500nm。

14.一种存储器，包括多个选通存储单元，所述选通存储单元包括选通单元及存储单元，所述选通单元与所述存储单元电连接以驱动所述存储单元，其特征在于：所述选通单元包括如权利要求1-13任意一项所述的开关器件。

15.根据权利要求14所述的存储器，其特征在于：所述存储单元选自相变存储单元、阻变存储单元、铁电存储单元及磁存储单元中的任意一种。

16.根据权利要求14所述的存储器，其特征在于：多个所述选通存储单元组成交叉型存储阵列或垂直型存储阵列。