一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器、阵列及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器、阵列及其制备方法，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的第二电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上的介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的第一电极层，所述第一电极层与第二电极层之间交叉布设。本发明专利技术能够显著提高阻变层的开关特性和稳定性，使得基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器能够更好的应用于多值存储，大大增加了铁电存储器的存储密度和应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器、阵列及其制备方法
本专利技术涉及一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器、阵列及其制备方法，属于铁电存储

技术介绍
在当今信息化时代，集成电路技术是整个信息技术及信息社会的核心技术。随着CMOS逻辑和存储器件尺寸的不断缩小，并逐渐逼近物理极限，集成电路技术“摩尔定律”的延续也将遭遇困境。同时，传统的信息存储与处理分离的计算机系统架构也遇到“冯·诺伊曼瓶颈”、“存储墙”等一系列技术的挑战。是否有新型信息器件给信息技术的发展带来革命性的突破，一直以来都是萦绕在学术界和产业界人们心头的梦想。忆阻器被认为是电阻、电容和电感之外的第四种电路基本元件，且被视为下一代非易失性存储器技术，具有高速、低功耗、易集成，以及与CMOS工艺兼容等优势，能够满足下一代高密度信息存储和高性能计算对通用型电子存储器的性能需求。同时，忆阻器能够实现非易失性状态逻辑运算和类脑神经计算功能，在单个器件中融合信息存储与计算，可作为未来信息存储与计算融合的非图灵计算模型和非冯·诺伊曼计算体系架构的核心基础器件，在大数据时代超高密度信息存储、超高性能计算和类脑人工智能等重大战略领域中具有里程碑的意义和基石作用。本专利技术通过对铁电忆阻器的阻变层进行了改进，制得存储多值、性能稳定的铁电忆阻器，能够提高铁电存储器的存储密度和应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器、阵列及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，包括多个相互平行且设有间隙的第二电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上的介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的第一电极层，所述第一电极层与第二电极层之间交叉布设。作为一种优选实施方式，多个所述第一电极层与第二电极层之间垂直布设。作为一种优选实施方式，所述介质层和第二电极层的形状和尺寸保持一致。作为一种优选实施方式，所述介质层的厚度为40nm。作为一种优选实施方式，所述第一电极层的厚度为100nm，所述第二电极层的厚度为90nm，所述第一电极层、第二电极层均选自铝、钼、铌、铜、金、钯、铂、钽、钌、氧化钌、银、氮化钽、氮化钛、钨、氮化钨中的一种。第二方面，本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器，包括由上到下依次布设的第一电极层、第二电极层和填充于第一电极层和第二电极层之间的阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体。第三方面，本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤S1、在烘干的衬底上设置第一掩模版，真空环境下，将第二电极层材料作为第一溅射源溅射沉积到衬底上表面，制得第二电极层；步骤S2、取下第一掩模版，通过对准标记覆盖第二掩膜版，将第一溅射源更换为含钡铁氧体的第二溅射源，将第二溅射源溅射到第二电极层上，制得设于第二电极层上的介质层；步骤S3、取下第二掩模版，并取MXene和去离子水混合均匀，制得MXene悬浊液；步骤S4、将MXene悬浊液的上层浊清液，涂至介质层上，制得含有MXene/钡铁氧体的阻变层；步骤S5、在阻变层上方设置第三掩模版，选取第一电极层材料为第三溅射源，向阻变层溅射第一电极层材料，以制得第一电极层，从而获得基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列。作为一种优选实施方式，所述MXene悬浊液的浓度为10mg/mL。作为一种优选实施方式，采用铂作为第一溅射源，溅射沉积得到第二电极层，所述第二电极层为铂电极；采用铜作为第三溅射源，溅射沉积得到第一电极层，所述第一电极层为铜电极。作为一种优选实施方式，采用甩胶机将步骤4中MXene的悬浊液均匀地旋涂到介质层上，所述甩胶机旋涂时间为2min，甩胶机的转速为1500r/min。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，包括多个相互平行且设有间隙的第二电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上的介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的第一电极层，所述第一电极层与第二电极层之间交叉布设，通过将第一电极层与第二电极层多组交叉布设，相比于单一器件具有更小的特征尺寸，能够显著提高阻变层的开关特性和稳定性，使得基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器能够更好的应用于多值存储，可以代替神经网络的突触权值等，大大增加了铁电存储器的存储密度和应用范围。2、本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器，包括由上到下依次布设的第一电极层、第二电极层和填充于第一电极层和第二电极层之间的阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体。本专利技术制得的铁电忆阻器，具有良好的开关特性和稳定性，可用于多值存储，模拟人脑的神经元，具有旷阔的前景。3、本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列的制备方法，能够用于制备基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，该制备方法简单、高效，成本也低，适合在产业上推广使用。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列的结构示意图。图2为本专利技术实施例二提供的一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器的结构示意图。图3为本专利技术实施例三提供的一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列的制备流程图。图4为本专利技术实施例四提供的一种基于铜/MXene/钡铁氧体/铂的铁电忆阻器阵列的制备流程图。图5为本专利技术实施例四提供的一种基于铜/MXene/钡铁氧体/铂的铁电忆阻器阵列在10-3A限流下的循环伏安曲线图。图6为本专利技术实施例四提供的一种基于铜/MXene/钡铁氧体/铂的铁电忆阻器阵列在10-3A限流下6个cycle中循环伏安曲线图。图7为本专利技术实施例四提供的一种基于基于铜/MXene/钡铁氧体/铂的铁电忆阻器阵列在不同限流下阻值变化图。图8为本专利技术实施例四提供的一种基于铜/MXene/钡铁氧体/铂的铁电忆阻器阵列在0.01V电压下电阻保持特性时长曲线图。图中：1、第一电极层；2、MXene；3、介质层；4、阻变层；5、衬底；6、第二电极层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例一：本专利技术提供一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，请参加图1，包括多个相互平行且设有间隙的第二电极层4，所述第二电极层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的第二电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上的介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的第一电极层，所述第一电极层与第二电极层之间交叉布设。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的第二电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上的介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的第一电极层，所述第一电极层与第二电极层之间交叉布设。


2.根据权利要求1所述的基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列，其特征在于，多个所述第一电极层与第二电极层之间垂直布设。


3.根据权利要求1所述的基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器，其特征在于，所述介质层和第二电极层的形状和尺寸保持一致。


4.根据权利要求1所述的基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器，其特征在于，所述介质层的厚度为40nm。


5.根据权利要求1所述的基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器，其特征在于，所述第一电极层的厚度为100nm，所述第二电极层的厚度为90nm，所述第一电极层、第二电极层均选自铝、钼、铌、铜、金、钯、铂、钽、钌、氧化钌、银、氮化钽、氮化钛、钨、氮化钨中的一种。


6.一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器，其特征在于，包括由上到下依次布设的第一电极层、第二电极层和填充于第一电极层和第二电极层之间的阻变层，所述阻变层包括设于第二电极层上介质层和设于介质层上的MXene，所述介质层为钡铁氧体。


7.一种基于MXene/钡铁氧体的铁电忆阻器阵列的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星宇，张缪城，秦琦，倪康，陈子洋，韩翱泽，童祎，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32