一种拓扑相变忆阻器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种拓扑相变忆阻器及其制备方法和应用，其制备步骤为：采用脉冲激光沉积法在衬底层表面沉积底电极层；在氧气气氛中进行原位退火处理，促使氧离子富集于所述底电极层表面；采用脉冲激光沉积法在所述底电极层表面沉积阻变层，使阻变层与底电极层之间自发扩散形成富氧缓冲层；进行光刻处理，并在光刻后的阻变层上制备顶电极层。通过对底电极层进行氧气预处理，促使在底电极层和阻变层之间形成富氧缓冲层，减缓了晶格失配效应，促使制备出具有垂直型类超晶格的拓扑相变忆阻器，其中类超晶格结构与施加电场方向保持一致，极大提高了氧离子迁移效率，减小了相应器件的操作电压，提高了器件的可靠性。提高了器件的可靠性。提高了器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种拓扑相变忆阻器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体信息存储和人工突触器件
，尤其涉及一种拓扑相变忆阻器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]忆阻器(memristor)是一种高速的新型非易失性存储器，它不仅具备了动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory, DRAM)较高的擦写速度，还兼具NAND Flash存储器的非易失性，有较好的应用前景。忆阻器材料一般以二元金属氧化物(HfO
x
、AlO
x
等)为主，通过对器件施加偏压，在薄膜内部形成和断开氧空位导电通道使得器件在高阻态(High Resistance State, HRS)和低阻态(Low Resistance State, LRS)之间可逆切换。
[0003]除了传统二元金属氧化物以外，部分有机材料、二维材料以及多元氧化物材料也可以作为忆阻器功能层材料。拓扑相变材料(SrFeO
x
、SrCoO
x
) 利用材料晶体结构在钙铁石(Brownmil本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拓扑相变忆阻器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：采用脉冲激光沉积法在衬底层表面沉积底电极层；在氧气气氛中进行原位退火处理，促使氧离子富集于所述底电极层表面；采用脉冲激光沉积法在所述底电极层表面沉积阻变层，使阻变层与底电极层之间自发扩散形成富氧缓冲层；对所述阻变层进行光刻处理，并在光刻后的阻变层上制备顶电极层。2.如权利要求1所述的一种拓扑相变忆阻器的制备方法，其特征在于：所述原位退火处理的温度为650~700 ℃，退火时间为10 ~ 20 min，气压为15~20 Pa，真空度为1
×
10
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7 ~ 9
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6 Pa。3.如权利要求1所述的一种拓扑相变忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中的脉冲激光沉积法处理的温度为650~700℃，处理的气氛为氧气，激光能量为250~450 mJ，激光频率为1~8 Hz，真空度为1
×
10
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7 ~ 9
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6 Pa，待沉积表面与靶材的间距为40~60 mm。4.如权利要求1所述的一种拓扑相变忆阻器的制备方法，其特征在于：所述顶电极层为Pt电极，所述Pt电极采用磁控溅射法沉积，沉积速度为0.3 ~ 0.6
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/s，沉积时间为25~35 min；或，所述顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：程伟明，苏睿，张润青，肖睿子，缪向水，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：