[发明专利]一种稀土氧化物作为存储层的全透明阻变存储器及其制作方法

说明书

一种稀土氧化物作为存储层的全透明阻变存储器，包括底电极、顶电极以及位于底电极和顶电极之间的阻变存储层材料，所述阻变存储层材料由一层稀土氧化物薄膜构成，在可见光区具有接近100％的透过率。其制作方法包括以下步骤：(1)透明衬底的清洗；(2)在透明衬底上制作底电极；(3)利用物理气相沉积技术在底电极上沉积稀土氧化物薄膜；(4)利用光学曝光技术形成顶电极图形，制作顶电极。本发明的全透明阻变存储器具有高透光率、存储密度高、存储稳定好、免电激活等优点，在透明电子的非易失性存储领域具有非常好的应用前景；其制作方法简单、成本低。

技术领域

本发明涉及一种稀土氧化物作为存储层的全透明阻变存储器及其制作方法，属于半导体非易失性存储器技术领域。

背景技术

对可见光全透过的电子元器件由于具有广阔的技术和市场前景而引发广泛的关注。宽禁带材料用于透明晶体管的制作已经取得了很大的进展。然而，为了实现集成电路的全透明化，还需要将集成电路中的存储器件实现全透明化。尽管目前可将基于晶体管结构的电荷存储器件实现全透明化，但是由于基于电荷存储的存储器面临等比例缩小所带来的电荷泄露的物理瓶颈以及存储速度存储密度已经不能满足未来嵌入式存储在移动终端的应用。

这一系列问题使得更多的研究者将目光转向利用高低电阻态区分逻辑“0”(高阻态)、“1”(低阻态)的阻变存储器。这种阻变存储器具有结构简单，存储密度高，读写速度快，功耗低，并且与目前制作集成电路的CMOS工艺兼容等优点。其器件结构为电极(金属或导电氧化物以及其他导电材料)-存储层(绝缘体／半导体)-电极(金属或导电氧化物以及其他导电材料)结构，在用于透明存储器件中，只需实现其电极与存储层透明就可以实现整个存储器件的全透明。

为了实现这种阻变存储对可见光的全透过并且不影响其存储能力和存储密度，对于存储功能层材料的要求是其光学带隙大于3.1eV。稀土氧化物材料由于其在微电子领域的高介电常数介质材料中的潜在应用而获得广泛的研究。研究表明，稀土氧化物具有较好的化学与热力学稳定性，其较大的禁带宽度适用于作为透明薄膜材料，并且研究发现，其作为阻变存储的阻变功能层材料具有优异的电学性能表现。

石墨烯是由sp²杂化碳原子相互连接构成的，是一种具有六方点阵蜂窝状结构的新型的二维材料，其高的载流子迁移率和光透过率以及可以预见的碳材料的低成本，使得其在透明电子领域具有非常好的应用前景。氧化铟锡是目前主流的用于透明电极的材料。将氧化铟锡与石墨烯用作电极材料以及稀土氧化物用作存储材料的阻变存储器将是一种非常优秀的透明存储器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土氧化物作为存储层的透明阻变存储器，是一种基于电极-存储层-电极结构的阻变存储器。该阻变存储器整体透明，电阻转变稳定，能适用于透明集成电路中的存储部件。

本发明的另一目的在于提供一种所述透明阻变存储器的制作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种稀土氧化物作为存储层的全透明阻变存储器，包括底电极、顶电极以及位于底电极和顶电极之间的阻变存储层材料，所述阻变存储层材料由一层稀土氧化物薄膜构成，在可见光区具有接近100％的透过率。

所述底电极材料为氧化铟锡(ITO)或者石墨烯(graphene)。

所述顶电极材料为氧化铟锡(ITO)或者石墨烯(graphene)。

当底电极或顶电极的材料为氧化铟锡时，构成电极的氧化铟锡薄膜的厚度为100～300nm。