一种阻变存储器及其应用制造技术

本申请提供的阻变存储器，将液态金属内嵌于柔性聚合物薄膜或者微流道结构中构成阻变材料，并经由外部电极或者化学物质控制其界面的氧化层生成或者去除来改变电阻特性，通过依靠电化学控制的液态金属存储器件可以有效克服传统固态浮栅电荷存储器非易失性的不足以及相变存储器发热严重的缺点，且结构简单、制备容易、易擦除和重写，可在溶液中使用。另外，本申请还提供了所述阻变存储器的应用。本申请还提供了所述阻变存储器的应用。本申请还提供了所述阻变存储器的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种阻变存储器及其应用


[0001]本申请涉及电子
，特别涉及一种阻变存储器及其应用。

技术介绍

[0002]近年来随着计算机技术的发展，所能处理数据量也逐步增加，存储器作为计算机体系的重要环节，已经成为未来信息技术发展的重要研究方向。现今计算机使用的大多数存储设备仍然是传统的半导体器件，其主要依靠浮栅结构电容的电荷来驱动晶体管通断实现数据的存储功能。经过多年的发展，半导体存储器集成度，和功耗等特性逐步提升，但是其非易失性仍然不足，因此相关的研究人员也提出了其他工作原理的非易失性存储器如相变存储器，其主要利用硫属化合物为基础的材料在非晶态和晶态的相变前后的电阻差异来实现信息的存储。由于其需要外部的加热设备，其发热和耗能仍然过大，从而限制了其应用的拓展。

技术实现思路

[0003]鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷，提供一种可以有效克服传统固态浮栅电荷存储器非易失性的不足以及相变存储器发热严重的缺点的阻变存储器。
[0004]为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
[0005]本申请提供了一种阻变存储器，包括至少一阻变存储单元，任意一所述阻变存储单元包括第一工作电极(1)、阻变材料层(2)、电解质(3)、封装材料层(4)及第二工作电极(5)，所述阻变材料层(2)及电解质(3)设置于所述封装材料层(4)内，所述第一工作电极(1)设置于所述封装材料层(4)的一端且与所述电解质(3)相接触，所述第二工作电极(5)设置于所述封装材料层(4)的另一端且与所述阻变材料层(2)相接触，当在所述第一工作电极(1)及所述第二工作电极(5)之间外加电场时，所述阻变材料层及所述电解质的接触界面会生成氧化层(6)，使得所述阻变存储单元处于高阻态；当在所述第一工作电极(1)及所述第二工作电极(5)之间施加反向电场时，所述氧化层(6)被去除，所述阻变存储单元恢复到低阻态。
[0006]在其中一些实施例中，所述电解质(3)可以包括但不仅限于碱性溶液、酸性溶液、盐溶液、离子液体以及水凝胶，所述碱性溶液包括氢氧化铝或碳酸钠，所述酸性溶液包括盐酸或硫酸，所述盐溶液包括氯化钠或硫酸钠，所述离子液体包括咪唑类离子液体或吡啶类离子液体，所述电解质(3)相态可以是固态、液态或者固液混合物。
[0007]在其中一些实施例中，所述外加电场的控制方式包括但不仅限于使用脉冲电压或者连续电压。
[0008]另外，本申请还提供了一种阻变存储器，包括至少一阻变存储单元，任意一所述阻变存储单元包括第一工作电极(1)、阻变材料层(2)、封装材料层(4)、第二工作电极(5)及反应剂，所述反应剂包括氧化剂(7)和还原剂(8)，所述阻变材料层(2)设置于所述封装材料层(4)内，所述第一工作电极(1)设置于所述封装材料层(4)的一端且与所述反应剂相接触，所
述第二工作电极(5)设置于所述封装材料层(4)的另一端且与所述阻变材料层(2)相接触，当所述阻变材料层(2)接触所述氧化剂(7)时，所述阻变材料层(2)的表面会生成致密的氧化层(6)，使得所述第一工作电极(1)与所述第二工作电极(5)之间的电阻增加，所述阻变存储单元处于高阻态；当所述阻变材料层接触到所述还原剂(8)时，所述氧化层(6)会溶解于所述还原剂(8)中，使得所述第一工作电极(1)与所述第二工作电极(5)之间的电阻降低，所述阻变存储单元处于低阻态。
[0009]在其中一些实施例中，所述的氧化剂(7)包括但不仅限于双氧水或氧气或空气，所述还原剂包括碱性溶液或酸性溶液，所述碱性溶液包括氢氧化铝或氢氧化钾，所述酸性溶液包括盐酸或硫酸。
[0010]在其中一些实施例中，所述的第一工作电极(1)及所述第二工作电极(5)可以由不与液态金属镓铟合金反应的导电材料，所述导电材料包括石墨或导电纤维或钨或铁或铂，所述的第一工作电极(1)及所述第二工作电极(5)也可以由经过电镀防腐蚀层的金属构成，所述金属包括铜或银或金。
[0011]在其中一些实施例中，所述阻变材料层(2)为液态金属镓铟或者镓铟锡合金。
[0012]在其中一些实施例中，所述阻变材料层(2)中还掺入其他固体金属颗粒，所述其他固体金属颗粒包括铜或银。
[0013]在其中一些实施例中，所述封装材料层(4)由刚性或者柔性材料组成微结构，其结构包括但不仅限于矩形或圆柱形或三角形。
[0014]在其中一些实施例中，所述阻变存储单元的组合可以构成平面或者三维多层堆积结构。
[0015]在其中一些实施例中，在利用液态金属氧化还原效应在所述阻变材料层(2)表面产生的氧化层(6)所带来的电阻特性的差异作为逻辑信号的0和1状态。
[0016]此外，本申请还提供了一种所述的阻变存储器的应用，所述阻变存储器可用于制造非易失性存储设备及固态存储装置，所述固态存储装置包括移动硬盘、U盘以及柔性存储设备。
[0017]本申请提供的阻变存储器，将液态金属内嵌于柔性聚合物薄膜或者微流道结构中构成阻变材料，并经由外部电极或者化学物质控制其界面的氧化层生成或者去除来改变电阻特性，通过依靠电化学控制的液态金属存储器件可以有效克服传统固态浮栅电荷存储器非易失性的不足以及相变存储器发热严重的缺点，且结构简单、制备容易、易擦除和重写，可在溶液中使用。
[0018]此外，本申请提供的阻变存储器，由于液态金属易于流动变形的特点，与其他材料结合可以使该装置具备一定的柔件，可用于制造非易失性存储设备及固态存储装置。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1提供的基于可调堰板的快冷启动阻变存储器的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例2提供的基于可调堰板的快冷启动阻变存储器的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0023]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0024]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器，其特征在于，包括至少一阻变存储单元，任意一所述阻变存储单元包括第一工作电极(1)、阻变材料层(2)、电解质(3)、封装材料层(4)及第二工作电极(5)，所述阻变材料层(2)及电解质(3)设置于所述封装材料层(4)内，所述第一工作电极(1)设置于所述封装材料层(4)的一端且与所述电解质(3)相接触，所述第二工作电极(5)设置于所述封装材料层(4)的另一端且与所述阻变材料层(2)相接触，当在所述第一工作电极(1)及所述第二工作电极(5)之间外加电场时，所述阻变材料层及所述电解质的接触界面会生成氧化层(6)，使得所述阻变存储单元处于高阻态；当在所述第一工作电极(1)及所述第二工作电极(5)之间施加反向电场时，所述氧化层(6)被去除，所述阻变存储单元恢复到低阻态。2.根据权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述电解质(3)可以包括但不仅限于碱性溶液、酸性溶液、盐溶液、离子液体以及水凝胶，所述碱性溶液包括氢氧化铝或碳酸钠，所述酸性溶液包括盐酸或硫酸，所述盐溶液包括氯化钠或硫酸钠，所述离子液体包括咪唑类离子液体或吡啶类离子液体，所述电解质(3)相态可以是固态、液态或者固液混合物。3.根据权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述外加电场的控制方式包括但不仅限于使用脉冲电压或者连续电压。4.一种阻变存储器，其特征在于，包括至少一阻变存储单元，任意一所述阻变存储单元包括第一工作电极(1)、阻变材料层(2)、封装材料层(4)、第二工作电极(5)及反应剂，所述反应剂包括氧化剂(7)和还原剂(8)，所述阻变材料层(2)设置于所述封装材料层(4)内，所述第一工作电极(1)设置于所述封装材料层(4)的一端且与所述反应剂相接触，所述第二工作电极(5)设置于所述封装材料层(4)的另一端且与所述阻变材料层(2)相接触，当所述阻变材料层(2)接触所述氧化剂(7)时，所述阻变材料层(2)的表面会生成致密的氧化层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东东，刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：