一种新型结构的钛酸镧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新型结构的钛酸镧铁电忆阻器及其制备方法，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的Pt底电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层为位于第二电极层上的介质层，所述介质层为40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的Ag顶电极层，所述顶电极层与底电极层之间交叉布设。本发明专利技术通过对介质层厚度的增大和Ag原子的掺杂提升了钛酸镧铁电忆阻器的开关比，极大降低了器件的功耗，使器件满足神经形态计算的功耗需求。使器件满足神经形态计算的功耗需求。使器件满足神经形态计算的功耗需求。

【技术实现步骤摘要】
一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器及其制备方法，属于铁电存储


技术介绍

[0002]随着摩尔定律逐渐接近尾声，人们期盼发现一些基于新材料或结构的新型微电子器件以替代传统的逻辑器件，并使用该器件构建类脑计算系统，进而突破冯
·
诺依曼瓶颈。在这种情况下，忆阻器由于其低功耗、高集成密度、在数据存储中的巨大应用潜力以及出色的突触仿生特性，已经成为强有力的候选者之一。然而传统氧化物忆阻器存在开关比较低、开启电压较大和稳定性较差等缺点，其发展仍然面临诸多困难。铁电忆阻器的阻变特性来自于铁电材料势垒的变化，凭借其独特的阻变特性铁电忆阻器相比于传统氧化为忆阻器具备更高的可靠性。
[0003]本专利技术通过对基于钛酸镧的铁电忆阻器进行结构的改进，增大了钛酸镧铁电忆阻器的开关比，减小了器件的开关电压，使得器件具备更优良的非易性存储特性，并且满足神经形态计算的功耗需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器及其制备方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的底电极层，所述第二电极层上设有介质层，所述介质层为40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的顶电极层，所述顶电极层与底电极层之间交叉布设。
[0007]作为一种优选实施方式，多个所述顶电极层与底电极层之间垂直布设。
[0008]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。
[0009]作为一种优选实施方式，所述介质层的厚度为为40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜。
[0010]作为一种优选实施方式，所述第顶电极层为厚度100nm的Ag薄膜，所述底电极为厚度100nm的Pt薄膜。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种新型结构的钛酸镧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：
[0012]步骤S1、在烘干的衬底上设置第一掩模版，真空环境下，将底电极层材料Pt作为第一溅射源溅射沉积到衬底上表面，制得Pt底电极层；
[0013]步骤S2、取下第一掩模版，通过对准标记覆盖第二掩膜版，将钛酸镧作为第二溅射源，顶电极层材料Ag作为第三溅射源，先打开第二溅射源溅射钛酸镧薄膜，在钛酸镧薄膜溅
射到一半时打开第三溅射源，第二溅射源和第三溅射源同时溅射10s后关闭第三溅射源，第二溅射源继续溅射直到结束，制得40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜的介质层。
[0014]步骤S3、在介质层上方设置第三掩模版，选取Ag材料为第三溅射源，向介质层溅射第一电极层材料，以制得顶电极Ag层，从而获得新型结构钛酸镧铁电忆阻器阵列。
[0015]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0016]1、本专利技术提供一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的Pt底电极层，所述第二电极层上设有阻变层，所述阻变层为位于第二电极层上的介质层，所述介质层为40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的Ag顶电极层，所述顶电极层与底电极层之间交叉布设。本专利技术通过对介质层厚度的增大和Ag原子的掺杂提升了钛酸镧铁电忆阻器的开关比，极大降低了器件的功耗，使器件满足神经形态计算的功耗需求。
[0017]2、本专利技术提供一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列的制备方法，能够用于制备新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，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
[0018]图1是本专利技术实施例提供的一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列的结构示意图。
[0019]图2为本专利技术实施例二提供的一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列的制备流程图。
[0020]图3为本专利技术实施例二提供的一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列在100nA限流下的I
‑
V循环特性曲线。
[0021]图4为本专利技术实施例二提供的一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列在5
×
10
‑3A限流下的I
‑
V特性曲线。
[0022]图5为本专利技术实施例二提供的一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列从阈值切换特性到阻变切换特性转变的特性曲线。
[0023]图6为本专利技术实施例二提供的一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列在0.01V电压下电阻保持特性时长曲线图。
具体实施方式
[0024]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。
[0025]实施例一：
[0026]本专利技术提供一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，请参见图1，包括多个相互平行且设有间隙的底电极Pt层，所述底电极层上有介质层，所述介质层包括设40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的顶电极层Ag层，所述顶电极层与底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，能够显著提高器件的开关特性和稳定性，使
得新型结构的钛酸镧铁电忆阻器能够更好的应用于非易性存储，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。
[0027]本领域技术人员，可以将多个所述顶电极层与底电极层之间设置为垂直状态，也可以将顶电极层和底电极层设置成45度角，具体设置角度可以根据实际需要进行设置。
[0028]优选地，所述介质层和底电极层的形状和尺寸一一匹配，例如介质层底电极层的形状为长方形。所述介质层的厚度为41.37nm，也就是钛酸镧和Ag的总厚度为41.37nm，但不限于此。所述介质层为铁电材料介质层，通过PVD方法制得。
[0029]所述顶电极Ag层的厚度为100nm，所述底电极Pt层的厚度也为100nm。
[0030]所述顶电极Ag和底电极Pt用于与外部电源进行电连接，本专利技术的顶电极Ag和底电极Pt通过PVD(物理气相沉积)方法制得。
[0031]实施例二：
[0032]为了方便理解，本实施提供一种基于Ag/La2Ti2O7‑
Ag/Pt的新型铁电忆阻器阵列的制备方法，该制备方法，请参见图2，具体包括以下步骤：
[0033]步骤S1、在烘干的硅衬底上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，其特征在于，包括多个相互平行且设有间隙的底电极层，所述第二电极层上设有介质层，所述介质层为40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜，所述介质层上设有多个相互平行且设有间隙的顶电极层，所述顶电极层与底电极层之间交叉布设。2.根据权利要求1所述的新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，其特征在于，多个所述第顶电极层与底电极层之间垂直布设。3.根据权利要求1所述的新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，其特征在于，所述介质层和底电极层的形状和尺寸保持一致。4.根据权利要求1所述的新型结构的钛酸镧铁电忆阻器阵列，其特征在于，所述介质层为40nm厚度的钛酸镧薄膜和1.37nm总厚度的银薄膜。5.根据权利要求1所述的新型结构的钛酸镧铁电忆阻器，其特征在于，所述顶电极层为厚度100nm的Ag薄膜，所述底电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德波，陈星宇，童祎，张缪城，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：