[实用新型]一种柔性双层阈值选通管器件

说明书

本实用新型公开一种柔性双层阈值选通管器件。本新型的选通管器件从下至上依次包括柔性衬底、底电极、氧化石墨烯薄膜层、二元过渡金属氧化物介质层和顶电极，所述底电极为ITO；所述二元过渡金属氧化物材料优选为氧化铪薄膜；所述顶电极为铂电极。本新型的优点是：通过在传统过渡金属氧化物介质层和底电极之间设置了一层氧化石墨烯薄膜层，实现了双向阈值选通行为；且本新型的器件在不同弯曲曲率的测试条件下保持良好读写性能，弯曲前后未有明显退化，且操作电压离散度较低，极大地提高了操作电压的一致性以及器件的稳定性。另外，本新型的柔性选通管器件可以有效解决阻变存储器交叉阵列结构中的漏电问题，具有较大的发展潜力。

技术领域

本实用新型涉及微电子及阻变存储器技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种柔性双层阈值选通管器件。

背景技术

随着便携、可穿戴设备的飞速发展以及太阳能电池、薄膜晶体管、传感器、有机发光二极管、射频识别天线等柔性电子器件的广泛应用，人们迫切需要开发一种基于柔性基底上的存储器件，实现数据处理、存储功能、射频通讯等功能。目前，随着现代微电子技术的发展和浮栅结构的闪存面临小型化的极限，新一代的存储设备如铁电存储器、磁性存储器、相变存储器和阻变存储器等受到各界的广泛关注。其中非易失性阻变存储器由于存储密度高、擦写速度快、重复擦写次数高、多级存储等非常多优点得到了广泛的发展。由于其简单的器件结构，阻变存储单元可以较容易地集成在无源交叉阵列中，以最小的单元尺寸实现最高的集成度。然而，十字交叉阵列中存在严重的串扰电流问题，会导致器件的存储信息被误读。为了克服串扰电流问题，需要串联一个具有高选择比和低关态电流的选通器件。

选通管的结构由两层导电的电极材料和一层半导体或绝缘性的存储介质材料组成，绝缘材料主要包括HfO₂、TiO₂、ZrO₂、ZnO等二元过渡金属氧化物，但由于传统阻变材料淀积的温度较高，极大的限制了柔性存储器件的发展。二维材料氧化石墨烯由于超薄的原子层厚度以及良好的电学性能和机械性能受到了广泛的应用，可以通过电学的方法改变阻值，机理上和传统的选通管材料类似。另外，理论上，氧化石墨烯可在室温下旋涂到任何衬底，可降低传统器件的制备对衬底和工艺制备水平的要求。

基于上述理由，提出本申请。

实用新型内容

基于上述背景技术，本实用新型的目的在于提供一种柔性双层阈值选通管器件。实用新型结合了氧化石墨烯二维材料与过渡金属氧化物两种材料，采用了双介质层结构实现了双向阈值选通行为，极大提高了器件操作电压的一致性。

本实用新型的目的，采用如下技术方案实现：

一种柔性双层阈值选通管器件，所述选通管器件从下至上依次包括柔性衬底、底电极、氧化石墨烯薄膜层、二元过渡金属氧化物介质层和顶电极。

进一步，上述技术方案中所述的柔性衬底材料可以为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)中的任一种。

进一步，上述技术方案中所述的底电极为FTO、ITO、ZTO或TiN材料中的任一种。

优选地，上述技术方案中所述的底电极为ITO(氧化铟锡)。

进一步，上述技术方案中所述的二元过渡金属氧化物介质层材料可以为氧化铪(HfO₂)、二氧化钛(TiO₂)、二氧化锆(ZrO₂)、氧化锌(ZnO)中的任一种。

优选地，上述技术方案中所述的二元过渡金属氧化物介质层材料为氧化铪薄膜。

进一步，上述技术方案中所述的顶电极材料为Pt。