[发明专利]全透明阻变存储器及锡酸钡在做为透明的具有稳定阻变特性材料方面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种锡酸钡在做为透明的具有稳定阻变特性材料方面的应用，同时还涉及一种全透明阻变存储器，属于半导体非挥发性存储器技术领域。

背景技术

目前，部分器件尺寸小于100nm，导致半导体工业面临技术和基本理论的双重挑战。电子器件的微型化发展成为中心议题载入了国际半导体技术蓝图中。为了克服基于电荷存储的传统半导体存储器件的限制，各种新型的非易失性存储器件应运而生，其中包括相变存储器、聚合体存储器、磁存储器和电阻存储器。在这些新型存储器中,阻变存储器(Resistive random access memory，RRAM)以其优良性能受到越来越多的关注,被认为是下一代“通用”存储器的强有力候选者之一。

阻变式存储器（RRAM单元）是以材料的电阻在外加电场作用下可在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的一类前瞻性下一代非挥发存储器，其具有低操作电压、低功耗、高写入速度、耐擦写、非破坏性读取、保持时间长、结构简单、与传统CMOS工艺相兼容等优点。

室温下具有电阻开关性能的材料更是受到研究人员的青睐。在众多的绝缘材料如二元氧化物、复杂钙钛矿结构氧化物、硫化物以及有机材料中纷纷发现这种新奇的电阻开关效应。

为了揭示这种奇特效应真正的动力学原因，迄今已经取得多方面的研究成果。然而，至今还没有哪一个理论模型能够对此现象作一个清析而完整的解释，理论分析还相当欠缺，仍然有大量的研究空间存在。

研究表明，钙钛矿氧化物具有相当丰富的电学、磁学和光学性能，在众多钙钛矿氧化物中已经发现了铁电体、反铁电体、压电体、热释电体、铁磁体、反铁磁体等。钙钛矿氧化物已经成为现代科学研究和工业技术领域中的重要功能材料。近年来的实验研究表明，钙钛矿结构氧化物由于室温下电脉冲诱导的电阻值变化转变速度快、可逆、非易失，并且薄膜尺寸可以做的相当小，满足新一代高密度、高速度和低能耗存储器件的要求，从而引起了人们的极大兴趣。

从大量的研究结果中可知导电基底的选取对器件的影响至关重要，近年来，透明导电膜优异的光电性能使其在电子信息产业领域中得到广泛应用,如平板显示器、太阳能电池、透明电磁波屏蔽材料、现代战机和巡航导弹的窗口、汽车窗导热玻璃(以防雾和防结冰)等。

透明阻变存储器具有非常多的优点。第一，透明阻变存储器可作为未来全透明电子器件的存储单元；第二，透明阻变存储元件可与触摸屏、显示屏集成，实现触控、显示、存储一体化，可为下一代手写电脑、手绘板提供全新的概念。

在现有技术中，单晶硅衬底、绝缘体硅衬底、Pt/Ti/SiO2/Si衬底等已经被选作存储器衬底。由于衬底的不透明性使得所获得的存储器不透明，另外，即使有些所选的衬底材料选作透明导电玻璃、透明导电石英或软透明导电塑料，然而，功能层材料的不透明使得所制备的存储元件不具备透明特性，这样，极大地限制了透明阻变存储器的应用空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锡酸钡在做为透明的具有稳定阻变特性材料方面的应用。

同时，本发明的目的还在于提供了一种透明且具有稳定阻变特性的全透明阻变存储器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种锡酸钡在做为透明的具有稳定阻变特性材料方面的应用。

所述的锡酸钡的光学带隙为3.4eV，材料层在可见光区的透射率接近87％。

本发明的技术方案还采用了一种全透明阻变存储器，包括下电极及下电极表面的阻变存储层，以及沉积于所述阻变存储层上的上电极；所述的上电极和下电极为氧化铟锡（ITO）导电薄膜或氟掺杂氧化铟（FTO）透明导电薄膜；所述的阻变存储层为由锡酸钡（BaSnO₃）薄膜。其中，下电极是选用商用(日本板硝子株式会社)的FTO导电玻璃。透过率大于90%，方块电阻为14Ω/m²,其中玻璃厚度为2.2mm,FTO薄膜厚度为350nm。

所述的锡酸钡BaSnO₃薄膜是透明的。

所述绝缘衬底和上电极都是透明的，由FTO导电玻璃组成。

所述上电极是透明的，且由导电氧化物——氧化铟锡ITO组成。

所述上电极厚度为30nm,阻变存储层厚度为300nm和下电极厚度为350nm导电材料。