[发明专利]基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜、方法及应用

权利要求书

1、一种基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜，其特征在于所述的电阻转变多层薄膜在硅衬底上依次的组成为TiN薄膜、MgO或SrTiO₃薄膜、金属或导电氧化物薄膜和掺杂稀土的锰氧化物薄膜；

其中所述的金属或氧化物薄膜为Pt、Ir、LaSrCoO₃、LaAlO₃或SrRuO₃；

所述的掺杂稀土的锰氧化物薄膜的组成通式为Lu_1-xMe_xMnO₃，式中Lu为La、Pr、Nd或Sm；Me为Ce、Sr或Ba；x＝0.1-0.7。

2、按权利要求1所述的基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜，其特征在于所述的TiN薄膜的厚度为5-10nm。

3、按权利要求1所述的基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜，其特征在于所述的MgO或SrTiO₃薄膜的厚度为50-200nm。

4、按权利要求1所述的基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜，其特征在于所述的金属或氧化物薄膜的厚度为5-200nm。

5、按权利要求1所述的基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜，其特征在于所述的掺杂稀土的锰氧化物薄膜的组成通式中x＝0.7。

6、按权利要求1或5所述的基于硅衬底上的全外延电阻转变多层薄膜，其特征在于所属的掺杂稀土的锰氧化物的组成为La_0.7Sr_0.3MnO₃、La_0.7Ca_0.3MnO₃或Pr_0.7Ca_0.3MnO₃。

7、制备如权利要求1-5中任一项所述的基于硅称底上的全外延电阻转变多层薄膜的方法，其特征在于包括复合中间层薄膜的制备、金属或导电氧化物底电极薄膜的制备以及掺杂稀土锰化物薄膜的制备：

(1)复合中间层薄膜的制备

a)选择<100>取向的N型或P型单晶硅片并清洗；

b)采用脉冲激光沉积的方法制备TiN层，靶材为纯度大于99.99％的氮化钛陶瓷块，沉积温度为550-800℃，激光能量为3-7J/cm²，沉积速率为0.5-5nm/min；

c)采用脉冲激光沉积的方法在步骤b制备TiN薄膜层的基础上沉积MgO或SrTiO₃中间薄膜层；沉积工艺参数为以纯度大于99.99％的MgO或SrTiO₃块体材料作靶材，沉积温度为600-800℃，激光能量为3-5J/cm²，先以每秒1个脉冲的速率沉积1-5nm的MgO或SrTiO₃薄膜，然后统入高纯氧气，使真空度保持在0.1-0.01Pa，以每秒1-10个脉冲的速率，沉积MgO或SrTiO₃薄膜层；

(2)金属或导电氧化物底电极薄膜的制备

以步骤1制作的由MgO或SrTiO₃/TiN/Si为基板，采用脉冲激光沉积法制备Pt、Ir、LaSrCoO₃或SrRuO₃外延薄膜，工艺参数为纯度大于99.99％的Pt、Ir、LaSrCoO₃或SrRuO₃块体作为相应的靶材，沉积温度为400-800℃，激光能量为3-5J/cm²，沉积压力低于10^-4Pa；

(3)掺杂稀土锰氧化物薄膜的制备

在步骤2制作有底电极的基板上，采用脉冲激光沉积法制备按权利要求1所述的通式的掺杂稀土的锰氧化物薄膜，沉积工艺参数为：纯度大于99.99％的掺杂稀土氧化物块体作为相应的靶材，沉积温度为500-700℃，激光能量为1-3J/cm²，沉积压力为0.01-10Pa。

8、按权利要求7所述的基于硅称底上的全外延电阻转变多层薄膜的制备方法，其特征在于步骤2中的底电极制备时的升温速率为1-10℃/分钟；沉积速率为0.5-3nm/min。