[发明专利]一种电致电阻转变功能器件的处理方法及一种超大磁电阻器件

说明书

本发明提供了一种电致电阻转变功能器件的处理方法，该器件有三明治结构，选用底电极与顶电极为磁性导电材料，通过电场作用控制该器件形成纳米导电丝，器件呈低阻态，在该状态下，对该器件施加磁场并通过调控磁场大小获得器件电阻突变，得到超大电阻，在磁电多功能器件，如磁电信息存储和信息处理以及磁电神经网络模拟等领域中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及磁电信息存储和信息处理技术领域，特别是涉及一种电致电阻转变功能器件的处理方法以及利用该方法得到的一种超大磁电阻器件。

背景技术

磁电阻效应能够被用作磁电多功能器件，包括逻辑和存储。为了进一步提高其性能，关键的挑战就是在简单、垂直的纳米尺寸器件上，获得超大的室温磁电阻。

目前研究表明一种简单的“底电极/介质层/顶电极”三明治结构器件，当其中介质层具有电致电阻转变性质时能够作为电致电阻转变功能器件，即在底电极与顶电极之间调控施加电压可以使该器件电阻在高低阻值切换。研究表明，在该结构器件中，大多数在正向电压作用下材料内部通过离子迁移和电化学过程形成连通底电极和顶电极的纳米导电通道，本文中将该纳米导电通道称为“纳米导电丝”，由于该纳米导电丝的形成器件电阻由高阻态跳变到低阻态，在反向电压作用下该纳米导电丝将断开，器件电阻从低阻态返回高阻态。

发明内容

本发明是基于对上述具有三明治结构的电致电阻转变功能器件的研究，发现当底电极与顶电极选用磁性导电材料，在电场作用下器件中纳米导电丝形成，器件处于低阻态，然后撤去底电极与顶电极之间的施加电压器件仍然保持低阻态时，对该器件施加磁场，通过调控磁场大小，器件电阻变化如下：

(1)磁场从初始值增大，在某一磁场临界值，器件电阻突然大大增加，获得超大电阻，呈超高阻态，该超大电阻可以达到低阻态时对应电阻的10-100倍；

(2)继续增大磁场，该超大电阻基本保持不变；

(3)然后，减小磁场，即磁场向初始值返回，得到在另一磁场临界值，器件电阻突然大大减少，恢复低阻态。

即，当纳米导电丝形成，器件处于低阻态时，对器件施加磁场，通过对磁场的调控，实现了电阻从低阻态向超高阻态的转变，获得了超大电阻效应。进一步地，当继续调控磁场，器件电阻从超高阻态返回低阻态，进而实现了器件电阻的还原，并且这种电阻从低阻态向超高阻态转变，然后返回至低阻态的过程具有稳定的可重复性。

综上所述，本发明所采用的技术方案为：一种电致电阻转变功能器件的处理方法，该器件具有“底电极/介质层/顶电极”的三明治结构，其中，底电极为磁性导电材料，顶电极为磁性导电材料，介质层具有电致电阻转变性质；

在底电极与顶电极之间施加正向电压时电极原子离化并进行迁移与还原反应，在介质层中形成磁性纳米导电丝，器件的电阻由高阻态跳变到低阻态；然后，在底电极与顶电极之间施加反向电压，该磁性纳米导电丝断开，器件的电阻从低阻态返回高阻态；

其特征是：当纳米导电丝形成，器件处于低阻态时，撤去底电极与顶电极之间的施加电压，对器件施加磁场，磁场从初始值逐渐增加，在某一磁场临界，器件电阻突变，获得超大电阻，器件呈超高阻态。

作为优选，继续增大磁场，该超大电阻基本保持不变；作为进一步优选，然后减小磁场，即磁场向初始值返回，在另一磁场临界值，器件电阻突变，恢复低阻态。

所述磁场方向不限，作为优选，磁场方向平行或垂直器件表面。

作为一种实现方式，底电极与顶电极之间施加正向电压与反向电压的具体电处理过程如下：

(1)施加正向电压