铁电存储单元、制备方法及铁电存储器技术

本申请公开一种铁电存储单元、制备方法及铁电存储器，涉及微电子技术领域，铁电存储单元包括：第一电极；第二电极；介质层，所述介质层设置于所述第一电极和第二电极之间；隔离层，所述隔离层设置于所述第一电极和所述介质层之间，和/或，所述隔离层设置于所述第二电极和所述介质层之间，所述隔离层用于隔离所述介质层中的氧离子迁移。本申请提供的铁电存储单元通过在电极层与介质层之间设置具有隔离氧离子迁移作用的隔离层，从而能够减少介质层中氧空位浓度，降低氧缺陷，提高铁电存储单元的性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
铁电存储单元、制备方法及铁电存储器


[0001]本申请涉及微电子
，尤其涉及一种铁电存储单元、制备方法及铁电存储器。

技术介绍

[0002]铁电材料是一种具有兼具铁电性和半导体性的特殊材料，其极化方向可以随外电场的变化而反转，且具有可逆性。利用铁电材料制作的铁电存储单元具有高速读写能力、功耗低等特点，在小型智能设备上有广阔的应用前景。
[0003]目前，工业界制备的铁电存储单元，先在温度较低的情况下制备出包括铁电材料的膜层，随后再经过快速热退火使包括铁电材料的膜层获取较大的剩余极化，最终所形成的铁电存储单元的铁电薄膜层中铁电正交相、顺电单斜相和四方反铁相等多相共存且结构复杂，导致铁电存储单元在进行读写操作的情况下，在铁电薄膜层中形成氧空位，影响器件的可靠性。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种铁电存储单元、制备方法及铁电存储器，可以解决铁电薄膜层中氧离子迁移的技术问题，从而提高铁电存储单元的性能。
[0005]本申请实施例的第一方面提供一种铁电存储单元，包括：
[0006]第一电极；
[0007]第二电极；
[0008]介质层，所述介质层设置于所述第一电极和第二电极之间；
[0009]隔离层，所述隔离层设置于所述第一电极和所述介质层之间，和/或，所述隔离层设置于所述第二电极和所述介质层之间，所述隔离层用于隔离所述介质层中的氧离子迁移。
[0010]在一些实施方式中，所述介质层包括至少两层，至少两层所述介质层之间设置有所述隔离层。
[0011]在一些实施方式中，所述第一电极和所述介质层之间设置有至少两层所述隔离层，和/或，所述第二电极与所述介质层之间设置有至少两层所述隔离层。
[0012]在一些实施方式中，所述隔离层包括二维层状结构的材料。
[0013]在一些实施方式中，所述隔离层包括富氧材料。
[0014]在一些实施方式中，所述隔离层的厚度之和小于所述介质层厚度之和；和/或，所述二维层状结构的材料包括石墨烯和二硫化钼。
[0015]本申请实施例的第二方面提供一种铁电存储单元的制备方法，包括:
[0016]设置第一电极；
[0017]在所述第一电极的一侧设置介质层；
[0018]在所述介质层远离所述第一电极的一侧设置第二电极，其中，第一电极与所述介
质层之间设置有隔离层，和/或，所述第二电极与所述介质层之间设置有所述隔离层。
[0019]在一些实施方式中，在所述介质层包括至少两层的情况下，所述制备方法还包括：在至少两层所述介质层之间设置至少一层所述隔离层。
[0020]在一些实施方式中，所述隔离层包括二维层状结构，所述制备方法还包括：
[0021]对完成所述第二电极设置的结构进行热退火处理；
[0022]或，
[0023]所述在所述第一电极的一侧设置介质层之前，所述制备方法还包括：
[0024]制备介质层薄膜；
[0025]对所述介质层薄膜进行热退火处理，得到介质层；
[0026]所述在所述第一电极的一侧设置介质层，包括：
[0027]将热退火处理后的所述介质层设置于所述第一电极的一侧。
[0028]本申请实施例的第三方面提供一种铁电存储器，包括如第一方面中任一项所述铁电存储单元。
[0029]综上，本申请实施例提供的一种铁电存储单元，包括：第一电极；第二电极；介质层，所述介质层设置于所述第一电极和第二电极之间；隔离层，所述隔离层设置于所述第一电极和所述介质层之间，和/或，所述隔离层设置于所述第二电极和所述介质层之间，所述隔离层用于隔离所述介质层中的氧离子迁移。本申请提供的铁电存储单元通过在第一电极或第二电极与介质层之间设置的隔离层，在铁电存储单元进行存储、读写等电学操作的情况下，能够阻碍氧离子向第一电极或第二电极靠近导致氧离子丢失，从而降低介质层中的氧空位浓度，减少介质层中的氧缺陷产生，继而能够提升铁电存储单元的保持性。而且随着电学操作次数的增加，介质层中的氧离子会向电极层与介质层之间的界面移动，造成介质层中氧空位浓度上升，氧缺陷增加，导致铁电存储单元的非铁电相产生、畴钉扎、极化疲劳现象出现，通过电极层与介质层之间的界面设置隔离层，阻碍介质层中的氧离子在电极层表面堆积，能够改善电极层与介质层之间的界面，提升铁电正交相的稳定性，从而提高铁电存储单元的循环性。
[0030]相应的，本申请实施例提供的铁电存储单元制备方法及铁电存储器也同样具有上述技术效果。
附图说明
[0031]通过阅读下文优选实施例的详细描述，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例的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
[0032]在附图中：
[0033]图1为本申请实施例提供的一种铁电存储单元的示意性结构图；
[0034]图2为本申请实施例提供的另一种铁电存储单元的示意性结构图；
[0035]图3为本申请实施例提供的再一种铁电存储单元的示意性结构图；
[0036]图4为本申请实施例提供的又一种铁电存储单元的示意性结构图；
[0037]图5为本申请实施例提供的还一种铁电存储单元的示意性结构图；
[0038]图6为本申请实施例提供的还一种铁电存储单元的示意性结构图；
[0039]图7为本申请实施例提供的一种铁电存储单元的制备方法的示意性流程图；
[0040]其中，图1至图6中附图标记与部件名称的对应关系如下所示：
[0041]100第一电极；200第二电极；300介质层；400隔离层。
具体实施方式
[0042]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0043]本申请实施例第一方面提供一种铁电存储单元，包括：第一电极；第二电极；介质层设置于第一电极和第二电极之间；隔离层设置于第一电极和介质层之间，和/或，隔离层设置于第二电极和介质层之间，隔离层用于隔离介质层中的氧离子迁移。
[0044]需要说明的是，铁电存储单元可以包括铁电存储电容器，介质层包括具有铁电特性的材料，如掺杂铪基铁电的氧化物HfZrO等。隔离层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电存储单元，其特征在于，包括：第一电极；第二电极；介质层，所述介质层设置于所述第一电极和第二电极之间；隔离层，所述隔离层设置于所述第一电极和所述介质层之间，和/或，所述隔离层设置于所述第二电极和所述介质层之间，所述隔离层用于隔离所述介质层中的氧离子迁移。2.根据权利要求1所述铁电存储单元，其特征在于，所述介质层包括至少两层，至少两层所述介质层之间设置有所述隔离层。3.根据权利要求1所述铁电存储单元，其特征在于，所述第一电极和所述介质层之间设置有至少两层所述隔离层，和/或，所述第二电极与所述介质层之间设置有至少两层所述隔离层。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述铁电存储单元，其特征在于，所述隔离层包括二维层状结构的材料。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述铁电存储单元，其特征在于，所述隔离层包括富氧材料。6.根据权利要求4所述铁电存储单元，其特征在于，所述隔离层的厚度之和小于所述介质层厚度之和；和/或，所述二维层状结构的材料包括石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高兆猛，成岩，郑勇辉，辛天骄，郑赟喆，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：