【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及易失型阻变器件，尤其涉及易失型阻变器件的耐久性优化制备方法及易失型阻变器件。
技术介绍
1、随着大数据时代的到来，越多越多的设备并入网络，产生着大量的数据，人们对信息处理的需求日益增长。阻变器件由于其可微缩性、高集成度、低功耗等优势，受到了广泛的关注，被应用于神经形态计算和存储器等领域，提高了数据的分析处理效率。根据阻变器件低阻态保持时间的长短，可以将其分为非易失型和易失型两类。其中，易失型阻变器件的保持时间在纳秒到毫秒范围，撤去外部激励后其低阻态会自发回到高阻态，即具有驰豫特性。近年来，研究人员基于不同的材料和结构实现了易失特性。其中，基于金属离子导电通道的易失型阻变器件，由于其高开关比、cmos工艺兼容和丰富的时序动态响应，具有更广阔的应用场景。良好的耐久性是器件实现大规模应用的基础。
2、现有技术中，易失型阻变器件存在耐久性退化和失效问题，具体为：易失型阻变器件在多次在高阻态、低阻态之间切换后，在没有外部激励的情况下仍然保持低阻态，高阻态失效。换而言之，易失型阻变器件经历多次高阻态和低阻态的切换之后，器件呈现低阻状态，无法恢复到高阻态。由于耐久性失效的问题，导致易失型阻变器件的使用寿命缩短，不满足实际应用需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供易失型阻变器件的耐久性优化制备方法及易失型阻变器件，用以解决现有技术中易失型阻变器件的耐久性退化的问题，以增强和优化易失型阻变器件的耐久性。
2、本专利技术提供易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，包
3、在衬底上形成第一电极层；
4、在所述第一电极层上涂覆光刻胶，对所述光刻胶根据预设图案进行曝光和显影以在所述第一电极层上形成图案区域；
5、在所述图案区域上形成阻变层；
6、在所述阻变层上形成第二电极层；
7、去除所述光刻胶；
8、所述制备方法还包括：
9、在所述图案区域上形成阻变层之前，还包括：在所述图案区域上形成界面层，所述界面层位于所述第一电极层与所述阻变层之间，所述界面层用于促进导电通道断开；
10、和/或，所述在所述图案区域上形成阻变层，包括：在填充氩气和氧气的环境中按照预设氧分压范围形成所述阻变层；
11、和/或，在所述去除所述光刻胶后，还包括：在含氧环境下退火预设时间。
12、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述界面层的介质材料与所述阻变层的介质材料相同，所述界面层的形成方式与所述阻变层的形成方式不同。
13、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述在所述图案区域上形成界面层，包括：
14、在填充氩气和氧气的环境中，通过磁控溅射介质靶材在所述图案区域上形成所述界面层。
15、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述在填充氩气和氧气的环境中按照预设氧分压范围形成所述阻变层，包括：
16、在氩气、氧气和氮气填充的环境中，调节氧分压至预设氧分压范围内，通过反应共溅射金属靶材和阻变功能靶材形成所述阻变层；
17、其中，所述金属靶材对应的金属元素在所述阻变层的掺杂浓度为5％至20％。
18、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述金属靶材为银，所述阻变功能靶材为硅，磁控溅射所述银和所述硅的原子比为1：5。
19、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述在含氧环境下退火预设时间，包括：
20、在含氧环境下，置于100℃至400℃的温度范围内持续30分钟至120分钟。
21、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，在所述在衬底上形成第一电极层之前，还包括：
22、对硅片进行热氧化以在所述硅片上形成二氧化硅绝缘层；
23、通过磁控溅射在所述二氧化硅绝缘层上形成粘附层，将所述硅片作为所述衬底。
24、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述第一电极层以及所述第二电极层由惰性金属材料或金属合金材料形成。
25、根据本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，所述第一电极层以及所述第二电极层的厚度范围为20nm至100nm，所述界面层的厚度范围为2nm至10nm，所述阻变层的厚度范围为5nm至20nm。
26、本专利技术还提供易失型阻变器件，包括上述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法制备的衬底、第一电极层、界面层、阻变层以及第二电极层。
27、本专利技术提供的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法及易失型阻变器件，至少具有以下有益效果：通过在第一电极层与阻变层之间形成有界面层，第一电极层与第二电极层之间的导电通道在外部激励电压撤销时，导电通道在界面层处极易断裂，有利于在没有外部激励电压的情况下确保高阻态的可靠性。通过在填充氩气和氧气的环境中，控制氧分压位于预设氧分压范围内，使得形成阻变层的材料能够与氧气充分反应，有利于在形成阻变层时减少阻变层中的氧空位缺陷，进而减少被氧空位缺陷俘获的导电粒子数量，避免在没有外部激励电压的情况下被俘获的导电粒子形成导电通道。通过在含氧环境下退火预设时间，达到氧气退火的效果，有利于增加阻变层中的氧含量，减少阻变层中的氧空位缺陷，进而避免氧空位缺陷俘获导电粒子在没有外部激励电压的情况下形成导电通道。以此，可以通过形成界面层的结构、控制氧分压在预设氧分压范围内、含氧环境下退火实现氧气退火这三种方式其中之一或三种方式的组合，均能够在没有外部激励电压的情况下，避免形成导电通道导致高阻态失效，有利于增强和优化耐久性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于：所述界面层的介质材料与所述阻变层的介质材料相同，所述界面层的形成方式与所述阻变层的形成方式不同。
3.根据权利要求2所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，所述在所述图案区域上形成界面层，包括：
4.根据权利要求2所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，所述在填充氩气和氧气的环境中按照预设氧分压范围形成所述阻变层，包括：
5.根据权利要求4所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于：所述金属靶材为银，所述阻变功能靶材为硅，磁控溅射所述银和所述硅的原子比为1：5。
6.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，所述在含氧环境下退火预设时间，包括：
7.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，在所述在衬底上形成第一电极层之前，还包括：
8.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性
9.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，所述第一电极层以及所述第二电极层的厚度范围为20nm至100nm，所述界面层的厚度范围为2nm至10nm，所述阻变层的厚度范围为5nm至20nm。
10.易失型阻变器件，其特征在于，包括根据权利要求1至9任一权利要求所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法制备的衬底、第一电极层、界面层、阻变层以及第二电极层。
...【技术特征摘要】
1.易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于：所述界面层的介质材料与所述阻变层的介质材料相同，所述界面层的形成方式与所述阻变层的形成方式不同。
3.根据权利要求2所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，所述在所述图案区域上形成界面层，包括：
4.根据权利要求2所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于，所述在填充氩气和氧气的环境中按照预设氧分压范围形成所述阻变层，包括：
5.根据权利要求4所述的易失型阻变器件的耐久性优化制备方法，其特征在于：所述金属靶材为银，所述阻变功能靶材为硅，磁控溅射所述银和所述硅的原子比为1：5。
6.根据权利要求1所述的易失型阻变器件的耐久性优化...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘力锋，李睿意，马晓璐，黄鹏，康晋锋，张兴，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。