[发明专利]一种基于MnZn共掺杂BiFeO

说明书

本发明公开一种基于MnZn共掺杂BiFeO₃薄膜的阻变存储器及其制备方法，由下电极、阻变层和上电极构成，阻变层为由Mn/Zn共掺杂的BiFeO₃钙钛矿薄膜层构成，Mn/Zn共掺杂于BiFeO₃层薄膜采用脉冲沉积法、溶胶‑凝胶法、磁控溅射法、离子束溅射法、化学液相法或外延法中的任意一种制备。本发明将Mn/Zn共掺杂于BiFeO₃层作为阻变层应用到阻变器件中，通过Mn/Zn共掺杂的引入，保持单独BiFeO₃层阻变器件的优良性能，大幅度的提高了器件的一致性并降低了其功耗。为阻变器件的高密度、大规模集成提供了新的方向。

技术领域

本发明涉及纳米材料应用领域及微电子技术领域，更加具体地说，具体涉及一种基于Mn/Zn共掺杂于BiFeO₃层结构的阻变存储器及其制备方法。

背景技术

当今虽然对微电子产品的巨大需求推进了存储技术的快速的发展，但传统的微电子技术正在遭遇物理和技术上的限制。由金属-阻变转换层-金属堆栈三明治结构构成的阻变存储器(RRAM)，由于其具有简单的结构、快速的写入/擦除速度、高的扩展性和与现代CMOS工艺完全互补兼容等特点，而极有可能成为下一代非易失性存储器的替代者同时已经引起了广泛的关注。通常根据开关电压极性的不同，阻变存储器可以分为两种类型:开关极性相同的单极阻变器件，开关极性不同的双极阻变器件。双极阻变器件由于其相比于单极阻变器件有更快的开关速度而更具吸引力。单极阻变器件大多出现在二元金属氧化物中，而双极阻变器件多出现在钙钛矿氧化物和金属硫系化合中。通常这些材料通过外延生长、溅射、原子层沉积和热氧化的方法得到【Kim S，Choi Y K.R esistive Switching ofAluminum Oxide for Flexible Memory[J].Appl.Phys.Lett，2008，92:223508-3.】。尽管取得了一些进展，对于商业应用还有许多挑战，如高的复位电流。对于高密度的RRAM的应用，低工作电压和低功耗仍是所需的。要得到低功耗，就必须有低电压和低的电流。可见低开关电压和低功率是未来的高密度电阻开关记忆的关键。为了获得功耗低的阻变器件，可以把器件置于小的限制电流下操作以降低其功耗。铁电材料由于自发极化的转换可以调节电阻的大小而被用作RRAM中。多铁性的BiFeO₃薄膜表现出了有趣的特性，如较强的铁电性，相比于其它铁电材料具有较小的禁带宽度(2.2～2.8eV)。在金属/BiFeO₃的接触表面，窄带隙可以提供相对较小的肖特基势垒高度，并且可以很容易的通过施加一个大的极化电荷来调制。总之BiFeO₃薄膜表现出了低功耗的巨大潜能，但目前为止，还没有对Mn/Zn共掺杂于BiFeO₃层结构作用下的阻变器件性能的文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于MnZn共掺杂BiFeO₃薄膜的阻变存储器及其制备方法，利用Mn和Zn共同掺杂于BiFeO₃层，提高了器件的一致性并降低了器件的功耗，为阻变器件的高密度，大规模集成提供了新的方向。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种基于MnZn共掺杂BiFeO₃薄膜的阻变存储器，自下而上由下电极、阻变层和上电极依次叠加设置而成。

而且，下电极厚度为50-200nm、阻变层厚度为1-100nm、上电极厚度为50-200nm。

而且，下电极厚度为100-200nm、阻变层厚度为50-80nm、上电极厚度为100-200nm。

而且，下电极为导电金属、金属合金、导电金属化合物或其他导电材料中的一种。

而且，上电极为导电金属、金属合金、导电金属化合物或其他导电材料中的一种。