[发明专利]一种高稳定性的电阻式随机存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术研究与存储技术领域，尤其涉及一种具有高稳定性能的电阻式随机存储器及其制备方法。

背景技术

随着时代的进步，信息存储领域在飞速的发展，推动着社会的前进步伐。目前市场上广泛使用的信息载体主要为非易失性存储器，其中包括闪存、CD以及移动硬盘等信息存储器件，为人们的生活提供了巨大的便利。然而，随着对信息传输和存储方面的要求日益增加，现有的存储器已不能够很好的满足人们的要求，因此人们致力于寻找新型的能够满足高速数据擦写、超高密度存储以及存储器件小型化等方面要求的非易失存储器代替传统的信息存储器件。

2000年人们在三明治结构的氧化物薄膜中发现了其电阻随外加电压的变化而相应变化的现象，该电阻状态在电压撤去后仍然能保持，因此人们提出了一种基于不同电阻状态进行数据存储的理念。这种新型的以不同的电阻状态实现信息存储的存储器被称为电阻式随机存储器。这种存储器一般为三明治结构，包括绝缘衬底，衬底表面设置的第一电极，第一电极表面设置的由具有电阻转变性质的材料制备的中间层，以及中间层表面设置的第二电极。这种存储器具有结构简单，制备容易，存储速度快，存储密度高等优点，有望成为下一代新型数据存储器。

目前研究表明，大多数电阻式随机存储器的电阻随外加电压调控而改变是由于在电场驱动下材料内部的带电缺陷经过一系列氧化还原反应形成了局域的导电通道，该导电通道将第一电极和第二电极连通在一起所引起的。该导电通道的通和断对应着器件的低电阻态和高电阻态，因此该阻变器件的性能与该导电通道的形成状态密切相关。

一般而言，用于评估电阻式随机存储器的稳定性的参数主要包括高、低阻态电阻，即器件的高电阻状态和低电阻状态的电阻，以及转变电压，即器件从高电阻状态转变到低电阻状态和低电阻状态转变到高电阻状态对应的电压值。尽管电阻式随机存储器应用前景广泛，但是目前该器件的性能仍然不够稳定，高、低电阻状态的电阻值以及转变电压很发散，严重了影响了器件的稳定性能。

有研究表明，电阻式随机存储器的稳定性与导电通道的反复形成和断开位置密切相关，但是目前具有三明治结构的阻变器件中，带电缺陷在均匀电场作用下迁移的随机性很强，每次导电通道的形成和断开的位置都可能不一样，因此是造成了器件性能不稳定的因素之一。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述电阻式随机存储器稳定性能低的问题，提供了一种具有高稳定性的电阻式随机存储器。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种高稳定性的电阻式随机存储器，包括绝缘衬底，位于绝缘衬底上表面的第一电极，位于第一电极上表面的中间层，以及位于中间层上表面的第二电极，在第一电极和第二电极之间施加电脉冲时该存储器具有电阻转变特性；所述的中间层的上表面具有一个底端为尖形的内凹结构，所述的第二电极下表面、与该内凹结构相对应位置具有一个与该内凹结构相配套的底端为尖形的外凸结构。

作为优选，所述的底端尖形的深度为0.1~100纳米。

所述的第一电极和第二电极的材料选用导电性材料，包括导体材料、导电性能良好的半导体或者有机物中的一种材料或者两种以上的组合材料。可以采用金属、金属氧化物、金属氮化物、掺杂的半导体、有机导体、导电高分子、有机高分子超导体中的一种或者两种以上的组合物。该金属、金属氮化物及掺杂的半导体包括但不限于铝（Al）、铜（Cu）、铱（Ir）、铂（Pt）、银（Ag）、金（Au）、钨（W）、钛（Ti）、钽（Ta）、镍（Ni）、钴（Co）、铬（Cr）、锑（Sb）、铁（Fe）、钼（Mo）、钯（Pd）、锡（Sn）、锆（Zr）、锌（Zn）、多晶硅、氮化钛（TiN）、氮化钽（TaN）、氮化钨（WN）、氮化铝钛（TiaAlbNc）中的至少一种。