一种基于GeTe的互补型阻变存储器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于GeTe的互补型阻变存储器，涉及新型微纳电子材料及功能器件领域。本实用新型专利技术的互补型阻变存储器包括底层导电电极；设于底层导电电极上表面的GeTe薄膜介质层；设于GeTe薄膜介质层上表面的顶层导电电极。本实用新型专利技术的阻变存储器元件具有非常简单的“金属/介质/金属”的“三明治”结构，大大简化了互补型阻变存储器件的结构。另外，本实用新型专利技术通过电激励和限制电流使GeTe薄膜介质层发生阻态切换实现互补型阻变功能，能有效解决阻变存储器十字交叉阵列中的电流串扰问题。本实用新型专利技术的互补型存储器性能稳定、可微缩性好，在开发高存储密度、低功耗、纳米尺寸非易失性存储器方面非常具有发展潜力和应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GeTe的互补型阻变存储器
本技术涉及新型微纳电子材料及功能器件领域，具体涉及一种基于GeTe的互补型阻变存储器。
技术介绍
传统闪存技术在持续微缩到20nm以下技术节点后将面临一系列技术限制和理论极限，已难满足超高密度的存储要求，因此开发新型存储技术有相当重要的意义和价值。当前，基于电致阻变效应开发的阻变存储器件因结构简单、响应速度快、操作功耗低、易于集成和非易失性等特点，已成为下一代非挥发存储技术的有力竞争者，具有广阔的应用前景。阻变存储器件小型化和实现超高密度集成的主要途径是利用器件简单的“三明治”结构，通过十字交叉阵列(CrossbarArray)的方式，构建3D叠层架构，这样每个存储单元将缩小至4F2/n的尺寸(F为制造工艺的特征尺寸，n为十字交叉阵列的层数)。然而，十字交叉阵列中因寄生漏电路径存在普遍的相邻存储单元的串扰问题(CrosstalkProblem)，给阻变存储器件高密度集成应用带来严重的障碍。如何在实际应用中解决器件十字交叉阵列的串扰，对未来阻变存储器的发展和应用至关重要。传统的解决办法是将存储元件和一个选择性器件如选通管、二极管或者晶体管等进行串联来进行整流，但是这种方法所面临的最大瓶颈就在于整流期间允许的电流密度有限，尤其是当整流器件的尺寸减小到10nm量级的时候这一问题更加突出，而且这种方式无疑将增加器件制作工艺的复杂性和成本。为了解决十字交叉阵列的串扰问题同时保持高密度存储特性，诞生了一种全新的阻变存储器结构—互补型阻变存储器(ComplementaryResistiveSwitchingMemory，CRS)。互补型阻变存储器的基本原理是将两个存储元件逆向串联在阵列的交叉点中，设置其中一个元件为低组态而另一个为高阻态，通过交替变换实现“0”和“1”的状态，这样，器件在低偏压时均为高阻态，将在无选择性元件的情况下有效解决十字交叉阵列的串扰问题。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有阻变存储器技术的不足，提供一种基于GeTe的互补型阻变存储器，解决阻变器件十字交叉串扰问题。为了实现本技术上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于GeTe的互补型阻变存储器，所述存储器包括底层导电电极；设于底层导电电极上表面的GeTe薄膜介质层；设于GeTe薄膜介质层上表面的顶层导电电极。进一步地，所述底层导电电极由FTO、ITO、ZTO、TaN、或TiN制成。更进一步地，所述底层导电电极厚度为50～500nm。更进一步地，所述底层导电电极形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～100μm。进一步地，所述GeTe薄膜介质层厚度为5～200nm。进一步地，所述GeTe薄膜介质层形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～100μm。进一步地，所述顶层导电电极由Pt、Au、Pd、Al、Cu、或Ag制成。更进一步地，所述顶层导电电极厚度为50～500nm。更进一步地，所述顶层导电电极形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～100μm。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：(1)本技术提出的一种基于GeTe的互补型阻变存储器元件具有非常简单的“金属/介质/金属”的“三明治”结构，而传统的互补型阻变存储器元件通常采用两个“金属/介质/金属”结构的存储单元反向串联或者采用具有双层或多层介质层的结构。很明显的，本技术大大简化了互补型阻变存储器件的结构。(2)本技术通过电激励和限制电流使GeTe薄膜介质层发生阻态切换实现互补型阻变功能，且本技术的基于GeTe的互补型阻变存储器元件不需要引入晶体管、二极管或选通管等外加选择元件就能有效解决十字交叉阵列存储器件的电流串扰问题，有利于提高器件的存储密度，也简化了器件制备的步骤和降低了器件制备的成本。(3)本技术的基于GeTe的互补型阻变存储器元件性能稳定、可微缩性好。(4)本技术提出的一种基于GeTe的互补型阻变存储器元件以GeTe材料为存储介质，材料丰富易得，无需高温热处理，节能环保，在器件微缩化和推进十字交叉阵列阻变存储器的实际应用方面具有非常重要的意义。附图说明图1是本技术所述的互补型阻变存储器的剖面图；图2是本技术实施例1所述的互补型阻变存储器的电流-电压特性图；图1图示：1-Pt电极；2-GeTe薄膜介质层；3-TiN电极。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。本技术的基于GeTe的互补型阻变存储器，所述存储器包括底层导电电极；设于底层导电电极上表面的GeTe薄膜介质层；设于GeTe薄膜介质层上表面的顶层导电电极。所述底层导电电极由FTO、ITO、ZTO、TaN、或TiN制成，优选TiN，所述底层导电电极厚度为50～500nm，优选为200nm；形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～100μm，形状优选矩形，直径或边长优选为0.4μm～4.0μm。所述GeTe薄膜介质层厚度为5～200nm，优选为20nm，形状为圆形或者矩形，优选矩形，直径或边长为10nm～100μm，优选为0.4μm～4.0μm。所述顶层导电电极由Pt、Au、Pd、Al、Cu、或Ag制成，优选Pt，厚度为50～500nm，优选250nm，形状为圆形或者矩形，优选矩形，直径或边长为10nm～100μm，优选为0.4μm～4.0μm。本技术通过电激励和限制电流使GeTe薄膜介质层发生阻态切换实现互补型阻变功能，能有效解决阻变存储器十字交叉阵列中的电流串扰问题。另外，本技术的互补型存储器性能稳定、可微缩性好，在开发高存储密度、低功耗、纳米尺寸非易失性存储器方面非常具有发展潜力和应用价值。实施例1如图1所示，本实施例的一种基于GeTe的互补型阻变存储器，所述存储器包括底层导电电极3；设于底层导电电极上表面的GeTe薄膜介质层2；设于GeTe薄膜介质层上表面的顶层导电电极1；所述底层导电电极3由TiN制成，厚度为200nm，形状为矩形，边长为0.4μm；所述GeTe薄膜介质层2厚度为20nm，形状为矩形，边长为0.4μm；所述顶层导电电极1由Pt制成，厚度为250nm，形状矩形，边长为0.4μm。上述所述的基于GeTe的互补型阻变存储器是通过如下方法制备而成的，包括以下步骤：在基底上制备所述底层导电电极；在底层导电电极上表面制备GeTe薄膜介质层；在GeTe薄膜介质层上表面镀上顶层导电电极。上述方法具体采用磁控溅射的方法在底层导电电极TiN上表面制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GeTe的互补型阻变存储器，其特征在于：所述存储器包括底层导电电极；设于底层导电电极上表面的GeTe薄膜介质层；设于GeTe薄膜介质层上表面的顶层导电电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于GeTe的互补型阻变存储器，其特征在于：所述存储器包括底层导电电极；设于底层导电电极上表面的GeTe薄膜介质层；设于GeTe薄膜介质层上表面的顶层导电电极。2.根据权利要求1所述的基于GeTe的互补型阻变存储器，其特征在于：所述底层导电电极由FTO、ITO、ZTO、TaN、或TiN制成。3.根据权利要求2所述的基于GeTe的互补型阻变存储器，其特征在于：所述底层导电电极厚度为50～500nm。4.根据权利要求3所述的基于GeTe的互补型阻变存储器，其特征在于：所述底层导电电极形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～100μm。5.根据权利要求1所述的基于GeTe的互补...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国坤，何玉立，王浩，陈钦，陈傲，刘春雷，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42