[发明专利]一种基于HfO2‑x的二值和多值忆阻器、制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种基于HfO2‑x的二值和多值忆阻器、制备方法及其应用，忆阻器包括上电极、功能层和下电极，通过控制氩气和氧气的比例，制得具有不同原生氧空位的HfO2‑x材料；在直流扫描模式下，低原子比的HfO2‑x忆阻器表现出了无须预处理，低操作电压和渐变电阻过渡的特点，而高原子比的HfO2‑x忆阻器窗口更大，电阻过渡更加尖锐；不同电阻过渡形态的忆阻器采用连续高速脉冲和连续多窗口脉冲测试方法验证了二值和多值模式；该类忆阻器展现的电阻过渡差异对不同模式应用场合的原子配比具有指导意义；本发明可分别地应用于逻辑计算和神经形态存储；在同一个材料工艺下微调沉积气氛的比例，可将计算和存储模块集成于同一芯片，进一步加速计算存储融合芯片的发展。

主权项

一种基于HfO2‑x的二值和多值忆阻器，其特征在于，包括：多个呈阵列布置的器件单元，每个器件单元包括：上电极、功能层和下电极；所述功能层设置于所述上电极和所述下电极之间，所述功能层的材料为HfO2‑x材料；其中，1.6<2‑x<2；当1.6<2‑x<1.8时，所述功能层对应的忆阻器为多值忆阻器；当1.8<2‑x<2时，所述功能层对应的忆阻器为二值忆阻器；通过调节功能层材料的原生氧空位来控制导电细丝的形成过程和电阻过渡形态实现二值或多值模式。