【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子，具体涉及一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器及其制备方法。
技术介绍
1、随着信息时代的飞速发展，数据的爆炸性增长，记忆与存储在现有技术下逐渐遇到瓶颈。为了储存和操作大量数据，对存储器的运行速度、能源消耗和规模集成能力提出了更高的要求。在过去的几年里，几种新兴的存储器诸如磁存储器、相变存储器、铁电隧道结以及阻变存储器被陆续研究。在这些新兴设备中，由chua在1971年提出的被称为忆阻器的电阻转换存储器受到广泛研究。阻变存储器又称忆阻器，顾名思义记忆电阻的器件，它表示电路器件的磁通与电荷关系，基于此的存储器具有体型小巧、数据不易失性和随机存取可能性等优点，且结构简单易于制造。另外，信息的产生依赖于经验或重复的刺激，这类似于人脑中的应激反应。通常人脑含有约1011个神经元和1015个突触，如此数量的单元却占用很小的空间，且能耗不到20w，比一个普通家庭的照明还要低。因而人类的大脑被认为是当前最聪明最快速的操作系统。模拟人类大脑的神经形态计算被视作一种有前途的新一代计算系统。而阻变存储器天然的工作机理与人脑神经突触的运转机理十分相似，基于此的研究进展迅速并显著地应用于人工智能、传感器、机器人和存储设备。
2、目前，常规设计的存储器件一般要求室温或者相对平稳的工作环境，大量的研究集中在正常环境下优化器件结构和材料提高存储性能。
3、然而，在许多特殊的重要工业领域如航空航天、军事、石油和天然气勘探等，要求电子器件能够在高温环境下稳定正常工作，因此，提供一种适用于高温环境的阻变存储器成为目前亟
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术的第一方面提供了一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，包括自下而上依次设置的衬底层、底电极、功能层和顶电极；其中，
3、所述功能层的材料包括(006)晶面的α-氧化镓。
4、在一个具体的实施例中，所述衬底层的材料包括n型掺杂的si，掺杂离子包括as；
5、所述衬底层的电阻为0.001～0.005ω。
6、在一个具体的实施例中，所述底电极的材料包括钨，厚度为100～300nm；
7、所述功能层的厚度为150～300nm；
8、所述顶电极的材料包括铝，厚度为50～100nm。
9、在一个具体的实施例中，所述顶电极包括若干子电极；所述若干子电极均匀分布在所述功能层的上表面。
10、本专利技术的第二方面提供了一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：
11、s1：提供衬底层；
12、s2：在所述衬底层上制备底电极；
13、s3：在所述底电极上制备(006)晶面的α-氧化镓，得到功能层；
14、s4：在所述功能层上制备顶电极。
15、在一个具体的实施例中，步骤s2包括：
16、通过直流磁控溅射工艺在所述衬底层上溅射厚度为100～300nm的钨，溅射结束得到底电极；其中，所述直流磁控溅射工艺的条件包括：氩气分压为5～6mtorr，磁控溅射功率为10～30w。
17、在一个具体的实施例中，步骤s3包括：
18、通过射频磁控溅射工艺在所述底电极上溅射厚度为150～300nm的氧化镓，射频磁控溅射结束后在氮气环境下进行退火处理以形成(006)晶面的α-氧化镓，得到功能层。
19、在一个具体的实施例中，步骤s3中的射频磁控溅射工艺的条件包括：氩气分压为6～7mtorr，磁控溅射功率为60～70w，氧气流量为1～3sccm。
20、在一个具体的实施例中，步骤s3中退火的工艺条件包括：退火温度为450～550℃，退火时间为60min。
21、在一个具体的实施例中，步骤s4包括：
22、通过射频磁控溅射工艺在所述功能层上溅射厚度为50～100nm的铝，得到顶电极；其中，射频磁控溅射工艺的条件包括：氩气分压为5～6mtorr，磁控溅射功率为40～60w。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
24、1.本专利技术通过使用(006)晶面的α-氧化镓作为阻变存储器的功能层，(006)晶面的α-氧化镓在高温环境下具有良好的阻变特性，实现了阻变存储器在高温环境下的应用，解决了现有阻变存储器在高温环境下的工作适应性问题。
25、2.本专利技术通过采用金属钨作为底电极，金属铝作为顶电极，无需使用金、铂、银等贵金属，解决了现有技术对贵金属的依赖，降低了阻变存储器的材料成本。
26、3.本专利技术的制备方法制备得到的阻变存储器的功能层为(006)晶面的α-氧化镓，其晶面指数符合要求，能够在高温环境下保持良好的阻变特性，通过本专利技术提供的制备方法制备得到的阻变存储器能够满足高温环境下的应用需求。
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1.一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，包括自下而上依次设置的衬底层(1)、底电极(2)、功能层(3)和顶电极(4)；其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，所述衬底层(1)的材料包括N型掺杂的Si，掺杂离子包括As；
3.根据权利要求1所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，所述底电极(2)的材料包括钨，厚度为100～300nm；
4.根据权利要求1所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，所述顶电极(4)包括若干子电极；所述若干子电极均匀分布在所述功能层(3)的上表面。
5.一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：
7.根据权利要求5所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，其特征在于，步骤S3包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于结晶调控的α-氧化
9.根据权利要求7所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，其特征在于，步骤S3中退火的工艺条件包括：退火温度为450～550℃，退火时间为60min。
10.根据权利要求5所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，其特征在于，步骤S4包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，包括自下而上依次设置的衬底层(1)、底电极(2)、功能层(3)和顶电极(4)；其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，所述衬底层(1)的材料包括n型掺杂的si，掺杂离子包括as；
3.根据权利要求1所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，所述底电极(2)的材料包括钨，厚度为100～300nm；
4.根据权利要求1所述的一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器，其特征在于，所述顶电极(4)包括若干子电极；所述若干子电极均匀分布在所述功能层(3)的上表面。
5.一种基于结晶调控的α-氧化镓阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙凯，彭博，贾仁需，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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