一种反铁电电容器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及存储器技术领域，尤其涉及一种反铁电电容器，该反铁电电容器包括：衬底、第一功能层、下电极层、介质层、第二功能层和上电极层；所述第一功能层位于所述衬底之上，所述下电极层位于所述第一功能层之上，所述介质层位于所述下电极层之上，所述第二功能层位于所述介质层之上，所述上电极层位于所述第二功能层之上，其中，所述第一功能层的材质为氧化铝，所述第二功能层的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪。该反铁电电容器提高反铁电电容器的存储性能和柔韧性，使得本发明专利技术的反铁电电容器能量存储密度及工作效率得到大幅提高。储密度及工作效率得到大幅提高。储密度及工作效率得到大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
一种反铁电电容器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及存储器
，尤其涉及一种反铁电电容器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着可伸缩设备的高速发展，例如可折叠手机、柔性显示器或可穿戴式电子产品等，对可伸缩设备的高储能性能的需求明显增加。目前，应用广泛的电化学电容器存在储能能力较差的问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例通过提供一种反铁电电容器及其制备方法，解决了现有技术中电化学电容器存在储能能力较差的技术问题，实现了提高反铁电电容器的存储性能和柔韧性，使得本专利技术的反铁电电容器能量存储密度及工作效率得到大幅提高等技术效果。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种反铁电电容器，包括：
[0005]衬底；
[0006]第一功能层，所述第一功能层位于所述衬底之上，其中，所述第一功能层的材质为氧化铝；
[0007]下电极层，所述下电极层位于所述第一功能层之上；
[0008]介质层，所述介质层位于所述下电极层之上；
[0009]第二功能层，所述第二功能层位于所述介质层之上，其中，所述第二功能层的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪；
[0010]上电极层，所述上电极层位于所述第二功能层之上。
[0011]优选的，所述介质层的材质为掺锆的氧化铪(HfZrO)。
[0012]优选的，所述介质层的铪元素与锆元素的摩尔组分比例范围为1/3至7/13。
[0013]优选的，所述衬底的材质为聚酰亚胺。
[0014]优选的，所述下电极层的材质包括氮化钛、钨、氮化钽或高导硅。
[0015]基于同一专利技术构思，第二方面，本专利技术还提供一种反铁电电容器的制备方法，包括：
[0016]在衬底上形成第一功能层，其中，所述第一功能层的材质为氧化铝；
[0017]在所述第一功能层上形成下电极层；
[0018]在所述下电极层上形成介质层；
[0019]在所述介质层上形成第二功能层，其中，所述第二功能层的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪；
[0020]在所述第二功能层上形成上电极层。
[0021]优选的，所述在衬底上形成第一功能层，包括：
[0022]通过原子层沉积工艺，在所述衬底上沉积所述第一功能层。
[0023]优选的，所述介质层的材质为掺锆的氧化铪(HfZrO)。
[0024]优选的，所述介质层的铪元素与锆元素的摩尔组分比例范围为1/3至7/13。
[0025]优选的，所述下电极层的材质包括氮化钛、钨、氮化钽或高导硅。
[0026]本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0027]本专利技术实施例的反铁电电容器包括：衬底、第一功能层、下电极层、介质层、第二功能层和上电极层。第一功能层位于衬底之上，下电极层位于第一功能层之上，介质层位于下电极层之上，第二功能层位于介质层之上，上电极层位于第二功能层之上。其中，第一功能层的材质为氧化铝，第二功能层的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪。这里，在衬底和下电极层之间设有第一功能层，第一功能层的材质是氧化铝Al2O3。Al2O3功能层与下电极层的结合性优质，Al2O3本身具有高柔韧性的特点，促使第一功能层的作用是增加反铁电电容器的柔韧性，使得反铁电电容器的器件的柔韧性大大提高，器件在弯折后，其性能仍保持稳定。
[0028]并且，本专利技术实施例的反铁电电容器在介质层和上电极层之间设有第二功能层，第二功能层的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪。由于第二功能层的材质具有良好的分压效果，则第二功能层在反铁电电容器中实现优质的分压效果，提高反铁电电容器的存储能力，使得反铁电电容器能量存储密度及工作效率得到大幅提高。
附图说明
[0029]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
[0030]图1示出了本专利技术实施例中的反铁电电容器的结构示意图；
[0031]图2示出了本专利技术实施例中的反铁电电容器的储能示意图；
[0032]图3示出了本专利技术实施例中的对比例的铁电电容器的结构示意图；
[0033]图4示出了本专利技术实施例中的实施例的反铁电电容器与对比例的铁电电容器的储能对比示意图；
[0034]图5示出了本专利技术实施例中的反铁电电容器的制备方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
[0035]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]实施例一
[0037]本专利技术第一实施例提供了一种反铁电电容器，如图1所示，包括：衬底101、第一功能层102、下电极层103、介质层104、第二功能层105和上电极层106。第一功能层102位于衬底101之上，下电极层103位于第一功能层102之上，介质层104位于下电极层103之上，第二功能层105位于介质层104之上，上电极层106位于第二功能层105之上。其中，第一功能层102的材质为氧化铝，第二功能层105的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪。
[0038]具体来讲，衬底101的材质为聚酰亚胺PI。第一功能层102为氧化铝Al2O3薄膜。由于氧化铝本身具有高柔韧性的特点，促使功能层102的作用是增加反铁电电容器的柔韧性，使
得反铁电电容器的器件的柔韧性大大提高，器件在弯折后，其性能仍保持稳定。
[0039]介质层104的材质为掺锆的氧化铪HfZrO，介质层104具有反铁电性。其中，介质层104的铪元素与锆元素的摩尔组分比例范围为1/3至7/13。优选的，二者的摩尔组分比例为3:7。由于介质层104的铪元素与锆元素的摩尔组分比例接近3:7，大大实现反铁电电容器的剩余极化强度，提高反铁电电容器的反铁电性能。
[0040]第二功能层105结合第一功能层102在本实施例的反铁电电容器中体现反铁电性。第二功能层105的材质包括氧化铝Al2O3、氧化锆ZrO2或氧化铪HfO2。由于第二功能层105的材质本身具有分压效果，则第二功能层105在反铁电电容器中实现优质的分压效果，提高反铁电电容器的存储能力，使得反铁电电容器能量存储密度及工作效率得到大幅提高。
[0041]下电极层103的材质包括但不限于氮化钛TiN、钨W、氮化钽TaN或高导硅，在下电极层103的材质中也可掺杂硅Si、铝Al、钇Y或钆Gd等元素，形成下电极层103。同理，上电极层106的材质包括但不限于氮化钛TiN、钨W、氮化钽TaN或高导硅，在上电极层106的材质中也可掺杂硅Si、铝Al、钇Y或钆Gd等元素，形成上电极层106。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反铁电电容器，其特征在于，包括：衬底；第一功能层，所述第一功能层位于所述衬底之上，其中，所述第一功能层的材质为氧化铝；下电极层，所述下电极层位于所述第一功能层之上；介质层，所述介质层位于所述下电极层之上；第二功能层，所述第二功能层位于所述介质层之上，其中，所述第二功能层的材质包括氧化铝、氧化锆或氧化铪；上电极层，所述上电极层位于所述第二功能层之上。2.如权利要求1所述的反铁电电容器，其特征在于，所述介质层的材质为掺锆的氧化铪(HfZrO)。3.如权利要求2所述的反铁电电容器，其特征在于，所述介质层的铪元素与锆元素的摩尔组分比例范围为1/3至7/13。4.如权利要求1所述的反铁电电容器，其特征在于，所述衬底的材质为聚酰亚胺。5.如权利要求1所述的反铁电电容器，其特征在于，所述下电极层的材质包括氮化钛、钨、氮化钽或高导...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗庆，陈煜婷，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：