一种纳米线忆阻器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米线忆阻器及其制作方法。该忆阻器器件包括：上电极；下电极；以及位于所述上电极与所述下电极之间的记忆存储层。该忆阻器器件的制作方法包括：提供一绝缘衬底；在该绝缘衬底上形成下电极；在所述下电极上合成纳米线作为记忆存储层；以及在所述纳米线记忆存储层上形成上电极。所述记忆存储层由单根纳米线构成，或者由纳米线阵列构成。本发明专利技术所公开的纳米线忆阻器器件尺寸小，能够实现更大的集成，并且该纳米线忆阻器器件结构和制备工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米与存储器
，尤其涉及。
技术介绍
忆阻器(memristor)是继电阻、电容和电感进入主流电子领域后的第四种无源电路元件。图I示出了电阻器、电容器、电感器、忆阻器四种无源电路元件符号图。提出忆阻器概念的时间是1971年，由当时任教于美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠提出。在研究电荷、电流、电压和磁通量之间的关系时，蔡少棠教授推断在电阻、电容和电感器之外，应该还有一种电路元件，代表着电荷与磁通量之间的关系。这种电路元件的电阻会随着通过的电流量而改变，而且当电流停止以后，它的电阻仍然会停留在之前的值，直到施加反向的电流它的电阻值才会被推回到初始的值。因为这样的电路元件能够记住之前的电流量，因此被称为忆阻器。蔡少棠教授用一堆电阻、电容、电感和放大器做出了一个模拟忆阻 器效果的电路，由于当时半导体技术不够成熟，并没有找到什么材料本身就有明显的忆阻器的效果。直到2008年，忆阻器的研究才出现了转机，美国惠普公司的研究人员成功制作出了与蔡少棠教授所描述行为相同的忆阻器电路元件。研究人员称，忆阻器有望挑战目前数码设备中普遍使用的闪存，因为它具有关闭电源后仍可以保存信息的能力。利用忆阻器制成的芯片，将比目前的闪存更快地保存信息，消耗更少的电力，占用更少的空间。此外，忆阻器还能让电脑理解以往搜集数据的方式，这类似于人类大脑搜集、理解一系列事情的模式，可让计算机在找出自己保存的数据时更加智能。因此，最近几年忆阻器吸引了越来越多研究者的兴趣，并有望成为电子学、材料科学、半导体器件等领域研究的新热点。为了能够实现更大的集成，制备小尺寸的忆阻器器件是忆阻器发展的必然趋势。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供，以构造小尺寸的忆阻器器件，实现更大密度的集成。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种纳米线忆阻器，包括上电极；下电极；以及位于所述上电极与所述下电极之间的记忆存储层。上述方案中，所述记忆存储层由单根纳米线构成，或者由纳米线阵列构成。所述构成记忆存储层的纳米线采用二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、固态电解液材料或有机材料中的任意一种材料，或者采用将二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、固态电解液材料或有机材料中的任意一种经过掺杂改性后形成的材料。所述二元金属氧化物包括氧化锆、氧化铪、氧化镍、氧化钛或氧化铝，所述三元金属氧化物包括Zn2SnO4或InZnO,所述多元金属氧化物为InSnGaO,所述固态电解液材料包括Cu2S或AgI。为达到上述目的，本专利技术还提供了一种纳米线忆阻器的制作方法，包括提供一绝缘衬底；在该绝缘衬底上形成下电极；在所述下电极上合成纳米线作为记忆存储层；以及在所述纳米线记忆存储层上形成上电极。上述方案中，所述记忆存储层由单根纳米线构成，或者由纳米线阵列构成。所述构成记忆存储层的纳米线采用二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、固态电解液材料或有机材料中的任意一种材料，或者采用将二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、固态电解液材料或有机材料中的任意一种经过掺杂改性后形成的材料。所述二元金属氧化物包括氧化锆、氧化铪、氧化镍、氧化钛或氧化铝，所述三元金属氧化物包括Zn2SnO4或InZnO,所述多元金属氧化物为InSnGaO,所述固态电解液材料包括Cu2S或AgI。(三)有益效果 本专利技术的有益效果是本专利技术提出的纳米线忆阻器具有结构简单，尺寸小等优点，能够实现更大的集成，可以应用于未来纳米线集成电路中的存储器部分。附图说明图I是电阻器、电容器、电感器、忆阻器四种无源电路元件符号图；图2是依照本专利技术第一个实施例的垂直结构纳米线忆阻器的基本结构示意图；图3是依照本专利技术第儿个实施例的水平结构纳米线忆阻器的基本结构示意图；图4是依照本专利技术实施例的纳米线忆阻器的制作方法流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在此提供的附图及其描述仅用于例示本专利技术的实施例。在各附图中的形状和尺寸仅用于示意性例示，并不严格反映实际形状和尺寸比例。此外，本专利技术所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示区域的特定形状，图中的表示是示意性的，而不是用于限制本专利技术的范围。图2所示为依照本专利技术第一个实施例的垂直结构纳米线忆阻器的基本结构示意图。图2(a)所示为单根纳米线构成的垂直结构忆阻器器件示意图；图2(b)所示为纳米线阵列构成的垂直结构忆阻器器件示意图。图3显示出可替代实施例，所述纳米线忆阻器器件的结构为水平结构；图3(a)所示为单根纳米线构成的水平结构忆阻器器件示意图；图3(b)所示为纳米线阵列构成的水平结构忆阻器器件示意图。如图2和图3所示，本专利技术提供的纳米线忆阻器器件，包括上电极103 ;下电极101;以及位于所述上电极103与所述下电极101之间的记忆存储层102。其中，下电极101形成于绝缘衬底100之上，记忆存储层102形成于下电极101之上，上电极103形成于记忆存储层102之上。绝缘衬底100—般由二氧化硅、氮化硅、玻璃、陶瓷及其他绝缘材料构成，衬底的几何形状不受限制。下电极101和上电极103材料包括W、Al、Cu、Ag、Pt、Ru、Ti、Ta、Ni等导电材料。下电极101和上电极103的厚度不受限制。可以理解，下电极101和上电极103的厚度可以相同，也可以不同。记忆存储层102由单根纳米线构成，或者由纳米线阵列构成。构成记忆存储层102的纳米线由氧化错、氧化铪、氧化镍、氧化钛、氧化招等二元金属氧化物、Zn2Sn04、InZnO等三元金属氧化物、InSnGaO等多元金属氧化物、Cu2S> AgI等固态电解液材料、有机材料中的任意一种材料构成，也可以由以上任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成。所述纳米线102可以采用物理法、化学法以及综合法等方法形成。基于上述纳米线忆阻器，本专利技术还提供了一种上述纳米线忆阻器的制作方法，包括提供一绝缘衬底；在该绝缘衬底上形成下电极；在所述下电极上合成纳米线作为记忆存储层；以及在所述纳米线记忆存储层上形成上电极。 图4示出了依照本专利技术实施例的纳米线忆阻器的制作方法流程图，该方法包括以下步骤步骤B100，首先提供一绝缘衬底。在该实施例中，所述绝缘衬底100 —般由二氧化硅、氮化硅、玻璃、陶瓷及其他绝缘材料构成，衬底的几何形状不受限制。步骤BlOl，在柔性衬底100上沉积下电极101。在该实施例中，所述下电极101由W、Al、Cu、Ag、Pt、Ru、Ti、Ta、Ni等导电材料构成。所述下电极101可以采用电子束蒸发、派射等方法形成。步骤B102，在下电极101上沉积记忆存储层102。在该实施例中，所述记忆存储层102由单根纳米线构成，或者由纳米线阵列构成。构成记忆存储层102的纳米线由氧化错、氧化铪、氧化镍、氧化钛、氧化招等二元金属氧化物、Zn2Sn04、InZnO等三元金属氧化物、InSnGaO等多元金属氧化物、Cu2S> AgI等固态电解液材料、有机材料中的任意一种材料构成，也可以由以上任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成。所述纳米线102可以采用物理法、化学法以及综合法等方法形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米线忆阻器，其特征在于，包括：上电极；下电极；以及位于所述上电极与所述下电极之间的记忆存储层。

【技术特征摘要】
1.一种纳米线忆阻器，其特征在于，包括 上电极； 下电极；以及 位于所述上电极与所述下电极之间的记忆存储层。2.根据权利要求I所述的纳米线忆阻器，其特征在于，所述上电极和所述下电极采用导电材料 W、Al、Cu、Ag、Pt、Ru、Ti、Ta 或 Ni。3.根据权利要求I所述的纳米线忆阻器，其特征在于，所述记忆存储层由单根纳米线构成，或者由纳米线阵列构成。4.根据权利要求3所述的纳米线忆阻器，其特征在于，所述构成记忆存储层的纳米线采用二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、固态电解液材料或有机材料中的任意一种材料，或者采用将二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、固态电解液材料或有机材料中的任意一种经过掺杂改性后形成的材料。5.根据权利要求4所述的纳米线忆阻器，其特征在于，所述二元金属氧化物包括氧化锆、氧化铪、氧化镍、氧化钛或氧化铝，所述三元金属氧化物包括Zn2SnO4或InZnO，所述多元金属氧化物为InSnGaO,所述固态电解液材料包括Cu2S或AgI。6.根据权利要求I所述的纳米线忆阻器，其特征在于，所述纳米线忆阻器器件结构是垂直结构，或者是水平结构。7.—种如权利要求I所述纳米线忆阻器的制作方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，李颖弢，龙世兵，刘琦，吕杭炳，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：