[发明专利]基于镧氧化物的RRAM及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于镧氧化物的RRAM，包括由下至上依次层叠设置的基底、阻变氧化层和上电极层；所述基底包括透明玻璃层和下电极层；所述阻变氧化层为La₂O₃薄膜层；所述上电极层包括若干阵列在阻变氧化层上的上电极，所述上电极在远离阻变氧化层的表面设有金属保护层。采用溶液法工艺制造阻变氧化层，实现低成本RRAM的制备，并且得到的RRAM阻变效果好，设备和原料投资较少，可用于大面积RRAM器件的制备，实现大规模工业应用。

技术领域

本发明涉及阻变随机存储器技术领域，具体地涉及一种基于镧氧化物的透明RRAM及其制备方法。

背景技术

阻变随机存储器(RRAM, Resistive Random Access Memory)作为新一代的非易失性存储器以其具有的高运算速度、高密度存储力、低成本、低功耗、高耐受力等特性在下一代大规模电子和光电电路以及神经形态计算领域具有极大的应用潜力。近年来，透明电子器件如触摸屏、可穿戴显示器、太阳能电池板及传感器等在国防、航天、消费电子以及交通等领域都有广泛的应用前景。因此具有优异器件特性的高透明度RRAM器件引起了广泛的关注。

RRAM的基本存储单元包括一个MIM(Metal Isolator Metal，金属-绝缘体-金属)结构电阻器。借由电压或电流脉冲，可以使MIM结构的电阻存在高电阻态和低电阻态两种状态，从而实现0和1的表示。阻变层是RRAM的关键部分，过渡金属二元氧化物TiO2、NiO、HfO2等因易于制备、成本低等优点成为阻变层材料的研究热点。Pt、Cu、Ti、TiN、TaN等已被作为电极材料应用在RRAM器件，并且Cu、Ti、TiN、TaN等材料已被广泛应用到集成电路铜互连工艺中。RRAM器件的中间阻变层材料最广泛应用的氧化物薄膜则多通过溅射、化学气相沉积、原子层沉积等方法制备。但上述方法受限于设备，生产成本高，无法满足低成本的产业化需求。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种基于生物材料的RRAM及其制备方法，具有良好阻变效果的透明阻变存储器，采用溶液法工艺制造阻变氧化层，实现低成本RRAM的制备。

本发明的技术方案是：

一种基于镧氧化物的RRAM，包括由下至上依次层叠设置的基底、阻变氧化层和上电极层；

所述基底包括透明玻璃层和下电极层；

所述阻变氧化层为La₂O₃薄膜层；

所述上电极层包括若干阵列在阻变氧化层上的上电极，所述上电极在远离阻变氧化层的表面设有金属保护层。

优选的技术方案中，所述金属保护层为金属薄膜层，所述金属薄膜层的材质为Al或W。

优选的技术方案中，所述上电极层为圆柱形金属镍薄膜或金属钛薄膜，厚度为50~100nm，直径为0.1~0.3mm。

优选的技术方案中，所述下电极层为铟锡氧薄膜层，厚度为50~150nm。

优选的技术方案中，所述透明玻璃层采用二氧化硅薄膜层。

优选的技术方案中，所述阻变氧化层通过以下方法制备得到：

S01：取硝酸镧六水合物，用去离子配置成1.5~3mol/L的硝酸镧溶液；

S02：将配置好的硝酸镧溶液滴加在基底的下电极层上，进行旋涂，旋涂时间不超过40s，转速为3000~4000rpm；

S03：旋涂完毕后，进行退火至硝酸镧溶液凝固成膜，制得阻变氧化层，退火温度为200~350℃，退火时间不超过0.5h。

本发明还公开了一种基于镧氧化物的RRAM的制备方法，包括以下步骤：