一种阻变存储器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种阻变存储器及其制备方法和应用。本发明专利技术公开了一种阻变存储器，包括：衬底、底电极、第一顶电极、第二顶电极和双钙钛矿氧化物薄膜；底电极设置在衬底的表面；双钙钛矿氧化物薄膜和第一顶电极均设置在底电极背离衬底的一侧；第二顶电极设置在双钙钛矿氧化物薄膜背离底电极的一侧；双钙钛矿氧化物薄膜选自Bi2NiMnO6、Bi2Ni0.5Mn1.5O6或Bi2Ni0.1Mn1.9O6薄膜。相比于现有的阻变存储器，将双钙钛矿氧化物薄膜作为介质层的阻变存储器在不同的退火温度下，可以在高阻态和低阻态之间相互转化，HRS/LRS值可以达到200，展现出了优良的阻变特性，使得阻变存储器具备良好的稳定性，解决现有的阻变存储器阻变效应差，阻变存储器容易损坏的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种阻变存储器及其制备方法和应用
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种阻变存储器及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，在智能手机、平板电脑等消费电子产品的逐步普及和基于互联网技术智能产品的不断发展推动下，市场对大容量、高密度、低功耗和低成本的非易失性存储器的需要量越来越大。为适应这一要求，半导体制造技术再摩尔定律的指导下不断改进。然而，在半导体工艺不断向前推进过程中，以基于电荷存储机制的浮栅结构非易失性存储器遇到严重技术瓶颈。学术界和工业界对下一代非挥发性存储器技术展开了深入的研究，一些新型的存储器技术如铁电存储器(FRAM)、磁存储器(MRAM)、相变存储器(PRAM)和阻变存储器(RRAM)得到了人们广泛的关注。其中阻变存储器由于具有器件结构简单、制备工艺简单且与现今CMOS工艺兼容。操作电压低。擦写速度快，多值存储和极佳的存储缩小功能等突出优点而被认为是下一代非挥发性存储器的最有力的竞争者之一。阻变存储器(RRAM)是一种以半导体材料电阻在外加电场作用下，在高组态和低组态只见实现可逆转换为基础的非易失性存储器。作为阻变式存储器芯片的一个重要电子元件，阻变存储器的电阻会随着外加电压的高低而改变。相比其他非易失性存储器，RRAM是高速存储器。但现有的阻变存储器的不具备明显的高低阻态，且高低阻态之比仅为1左右，阻变效应差，使得阻变存储器容易损坏。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种阻变存储器及其制备方法和应用，解决了现有的阻变存储器的不具备明显的高低阻态，阻变效应差，阻变存储器容易损坏的技术问题。其具体技术方案如下：本专利技术提供了一种阻变存储器，包括：衬底、底电极、第一顶电极、第二顶电极和双钙钛矿氧化物薄膜；所述底电极设置在所述衬底的表面；所述双钙钛矿氧化物薄膜和所述第一顶电极均设置在所述底电极背离所述衬底的一侧；所述第二顶电极设置在所述双钙钛矿氧化物薄膜背离所述底电极的一侧；所述双钙钛矿氧化物薄膜选自Bi2NiMnO6薄膜、Bi2Ni0.5Mn1.5O6薄膜、Bi2Ni0.8Mn1.2O6薄膜或Bi2Ni0.1Mn1.9O6薄膜。优选地，所述双钙钛矿氧化物薄膜为Bi2NiMnO6薄膜。优选地，所述衬底选自导电玻璃、石英玻璃、硅片或云母，更优选为导电玻璃。优选地，所述底电极选自掺氟氧化锡(FTO)、氧化锡(ITO)、SrTiO3、SrTiO3:Nb或LaSr0.3Mn0.7O3，更优选为FTO。优选地，所述第一顶电极与所述第二顶电极相同；所述第一顶电极和所述第二顶电极均选自Au、Pt、Ag或Al。本专利技术还公开了上述阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：步骤1：制备双钙钛矿氧化物的前驱液；步骤2：利用所述前驱液在所述底电极背离所述衬底的一侧制备双钙钛矿氧化物薄膜；步骤3：在所述双钙钛矿氧化物薄膜背离所述底电极一侧制备第二顶电极，在所述底电极背离衬底的一侧制备第一顶电极，得到阻变存储器。优选地，步骤1制备成前驱液后，还需放置三天，可以防止前驱液出现类似于氢氧化铋的沉淀。优选地，步骤2具体为：将所述前驱液滴加在所述底电极表面，烘干后，放入平台炉，通入气体，进行退火，得到所述衬底底电极基片表面的所述双钙钛矿氧化物薄膜。需要说明的是，可以在衬底上制备底电极，也可以直接在市场上购买制备好的衬底-底电极基片，本专利技术为直接购买的基片。更优选地，前驱液滴加在底电极表面具体为：把基片粘在匀胶机托盘上，逐滴滴加在基片上，直至溶液溢出表面，终止滴加。更优选地，终止滴加后，烘干前还包括：旋转基片。旋转基片具体为：调节匀胶机转动速率，低速500～1000转/分钟，持续时间15～60s；高速2000～3500r/min，持续时间15～60s，使得基片上的前驱液分布均匀，进一步优选为：低速1000转/分钟，持续时间60s；高速3500r/min，持续时间15s。更优选地，烘干具体为：旋转基片后放入烘胶机之中，烘烤5～15分钟，温度设置300℃，从而形成干胶双钙钛矿氧化物薄膜。更优选地，本专利技术中，重复旋转基片和烘干一次，可以增加双钙钛矿氧化物薄膜的厚度，改善双钙钛矿氧化物薄膜的性能。更优选地，烘干后，放入平台炉之前，还包括：去除部分双钙钛矿氧化物薄膜，以露出底电极。去除双钙钛矿氧化物薄膜采用HF与水的体积比为1:5的溶液。优选地，所述退火温度为400℃～550℃；所述退火时间为10min～60min。更优选地，退火温度为400℃、450℃、500℃或550℃，退火时间为5～15min。优选地，所述前驱液以乙酸镍、乙酸锰和硝酸铋为溶质，溶剂为乙二醇。优选地，所述气体选自空气、氮气、氧气或稀有气体。更优选地，气氛为空气或氮气。需要说明的是，退火的目的是分解前驱液的溶质。本专利技术还公开了一种上述阻变存储器或制备方法制得的阻变存储器在计算机中的应用。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术专利技术公开了一种新型阻变存储器，通过实验数据可知，相比于现有的阻变存储器，将双钙钛矿氧化物薄膜作为介质层的阻变存储器在不同的退火温度下，可以在高阻态和低阻态之间相互转化，HRS/LRS值可以达到200，展现出了优良的阻变特性，使得阻变存储器具备良好的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的阻变存储器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的在400℃退火温度下制得的阻变存储器的I-V曲线图；图3为本专利技术实施例提供的在450℃退火温度下制得的阻变存储器的I-V曲线图；图4为本专利技术实施例提供的在500℃退火温度下制得的阻变存储器的I-V曲线图；图5为本专利技术实施例提供的在550℃退火温度下制得的阻变存储器的I-V曲线图；图6为本专利技术对比例提供的在550℃退火温度下制得的阻变存储器的I-V曲线图；其中，附图标记如下：1、衬底；2、底电极；3、双钙钛矿氧化物薄膜；4、第一顶电极；5、第二顶电极。具体实施方式本专利技术提供了一种阻变存储器及其制备方法和应用，用于解决现有的阻变存储器的不具备明显的高低阻态，阻变效应差，阻变存储器容易损坏的技术问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例提供的阻变存储器结构示意图。本专利技术实施例提供了一种阻变存储器，包括：衬底1、底电极2、双钙钛矿氧化物薄膜3、第一顶电极4和第二顶电极5。底电极2设置在衬底1的表面，双钙钛矿氧化物薄膜3和第一顶电极4设置在底电极2背离衬底的一侧，第二顶电极5设置在双钙钛矿氧化物薄膜3背离底电极2的一侧。本专利技术实施例中，衬底1、底电极2、双钙钛矿氧化物薄膜3、第一顶电极4、第二顶电极5分别为导电玻璃、FTO、Bi2NiMnO6、Au/Ag、Au/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻变存储器，其特征在于，包括：衬底、底电极、第一顶电极、第二顶电极和双钙钛矿氧化物薄膜；所述底电极设置在所述衬底的表面；所述双钙钛矿氧化物薄膜和所述第一顶电极均设置在所述底电极背离所述衬底的一侧；所述第二顶电极设置在所述双钙钛矿氧化物薄膜背离所述底电极的一侧；所述双钙钛矿氧化物薄膜选自Bi2NiMnO6薄膜、Bi2Ni0.5Mn1.5O6薄膜、Bi2Ni0.8Mn1.2O6薄膜或Bi2Ni0.1Mn1.9O6薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器，其特征在于，包括：衬底、底电极、第一顶电极、第二顶电极和双钙钛矿氧化物薄膜；所述底电极设置在所述衬底的表面；所述双钙钛矿氧化物薄膜和所述第一顶电极均设置在所述底电极背离所述衬底的一侧；所述第二顶电极设置在所述双钙钛矿氧化物薄膜背离所述底电极的一侧；所述双钙钛矿氧化物薄膜选自Bi2NiMnO6薄膜、Bi2Ni0.5Mn1.5O6薄膜、Bi2Ni0.8Mn1.2O6薄膜或Bi2Ni0.1Mn1.9O6薄膜。2.根据权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述双钙钛矿氧化物薄膜为Bi2NiMnO6薄膜。3.根据权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述衬底选自导电玻璃、石英玻璃、硅片或云母。4.根据权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述底电极选自掺氟氧化锡(FTO)、氧化锡(ITO)、SrTiO3、SrTiO3:Nb或LaSr0.3Mn0.7O3。5.根据权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述第一顶电极与所述第二顶电极相同；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟文敏，刘秋香，唐新桂，曾思明，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44