一种相变纳米颗粒镶嵌的氮化物忆阻器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种相变纳米颗粒镶嵌的氮化物忆阻器及其制备方法，忆阻器包括依次设置的底电极、介质层和顶电极，介质层为设置在底电极一面上的掺杂有过渡金属的氮化物或氮氧化物薄膜。其制备方法包括如下步骤：在基片上沉积惰性金属作为底电极；在底电极上沉积一层氮化物或氮氧化物薄膜，同时沉积少量过渡金属到氮化物或氮氧化物薄膜中去；在介质层上添加掩模板，在掩模板上沉积惰性金属作为顶电极后除去掩膜板；在顶电极和底电极之间采用负偏压，使得介质层内形成贯穿该介质层并聚集成束的相变纳米颗粒。本忆阻器在周期性强输入脉冲作用下具有编码功能，在强输入脉冲结束后具有记忆和学习功能，可以很好地模拟神经突触的计算和学习功能。

【技术实现步骤摘要】
一种相变纳米颗粒镶嵌的氮化物忆阻器及其制备方法
本专利技术涉及一种相变纳米颗粒镶嵌的氮化物忆阻器及其制备方法，属于信息电子材料

技术介绍
采用忆阻器模拟神经突触可塑性，实现类脑计算是信息、材料、计算机、神经科学领域的科学家和工程师共同关注的问题。现已专利技术很多忆阻器，如各种金属氧化物，能够模拟突触可塑性和学习功能。然而，这些器件与真实生物突触的性质相差比较远，比如工作介质不清楚、机理不清晰，工作模式与真实突触仍然相差甚远。例如，在NanoLetters上报导并广泛引用的相变型忆阻器(Kuzum,D.,Jeyasingh,R.G.D.,Lee,B.&Wong,H.S.P.Nanoelectronicprogrammablesynapsesbasedonphasechangematerialsforbrain-inspiredcomputing.NanoLett.12,2179-2186(2012))，其采用的相变材料能在外脉冲刺激下阻值逐渐变化，类似神经科学中观察到的突触可塑性变化。然而这类材料和结构，在电响应方面模拟了神经突触可塑性，但是反映不出生物突触内部离子流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变纳米颗粒镶嵌的氮化物忆阻器，包括位于基底上依次设置的底电极、介质层和顶电极，其特征在于：所述介质层为设置在所述底电极一面上的掺杂有过渡金属的氮化物或氮氧化物薄膜；通过在所述底电极、顶电极之间施加幅值2～6V的连续负偏压通过脉冲冲击或连续扫描方式，使得掺杂的过渡金属转变为镶嵌在氮化物或氮氧化物薄膜内的相变纳米颗粒；所述氮化物包括氮化镓、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化铟；所述氮氧化物包括氮氧化镓、氮氧化铝、氮氧化硅、氮氧化硼、氮氧化铟。

【技术特征摘要】
1.一种相变纳米颗粒镶嵌的氮化物忆阻器，包括位于基底上依次设置的底电极、介质层和顶电极，其特征在于：所述介质层为设置在所述底电极一面上的掺杂有过渡金属的氮化物或氮氧化物薄膜；通过在所述底电极、顶电极之间施加幅值2～6V的连续负偏压通过脉冲冲击或连续扫描方式，使得掺杂的过渡金属转变为镶嵌在氮化物或氮氧化物薄膜内的相变纳米颗粒；所述氮化物包括氮化镓、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化铟；所述氮氧化物包括氮氧化镓、氮氧化铝、氮氧化硅、氮氧化硼、氮氧化铟。2.根据权利要求1所述的氮化物忆阻器，其特征在于，所述相变纳米颗粒材料包括钒、铬、钽、钼、钇、铪、钨、铌这几种过渡金属的氧化物。3.根据权利要求1所述的氮化物忆阻器，其特征在于，所述氮化物或氮氧化物薄膜的厚度为50～150nm。4.根据权利要求1所述的氮化物忆阻器，其特征在于，所示相变纳米颗粒的平均尺寸在2～10nm之间，可以在非晶相和任意一种晶态相之间转变。5.根据权利要求1所述的氮化物忆阻器，其特征在于，所述底电极和所述顶电极均采用惰性金属制成，包括铂、金或钯。6.根据权利要求1所述的氮化物忆阻器，其特征在于，所述相变纳米颗粒聚集成束，且贯穿所述氮化物或氮氧化物薄膜，相变纳米颗粒束的宽度在20～100nm之间。7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的氮化物忆阻器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用电子束蒸镀、热蒸发、磁控溅射或离子溅射方法在任意基片上沉积一层惰性金属，形成所述底电极；2)在所形成的底电极的顶面上采用磁控溅射、离子溅射、化学气相沉积或原子层...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾飞，万钦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11