[发明专利]一种阻态依赖阈值开关性质的实现方法

说明书

本发明提供了一种忆阻器，包括衬底、第一电极、氧化铪层和第二电极，各个材料之间依次叠加，功能性材料氧化铪层设置在第一电极和第二电极之间，本发明还公开了一种忆阻器的制备方法和一种忆阻器的阻态依赖阈值开关特性的实现方法，本发明实现了忆阻器的可调控的阈值开关阻变性质，忆阻器的结构简单、制作工艺简便，使忆阻器在不同阻态下呈现出具有差异性的阈值开关特性。

技术领域

本发明属于忆阻器技术领域，具体涉及一种阻态依赖阈值开关性质的实现方法。

背景技术

忆阻器作为新兴的基础信息器件,在非易失性高密度存储、类脑神经形态计算、可重构逻辑运算等领域具有广泛的应用前景,受到学术界和工业界广泛关注。通过调控忆阻器中金属导电通道的稳定性,可以实现非易失性记忆开关和易失性阈值开关行为,前者可以作为嵌入式存储器、非易失逻辑功能的物理基础,而后者则可应用于构建选通管、人工神经元、随机数产生器等。

忆阻器在电信号作用下发生可逆的高低阻转变效应，被称为阻变开关效应。迄今为止，人们相继在二元金属氧化物、多元金属氧化物、钙钛矿以及固体电解质材料等薄膜材料中发现电阻开关特性。在现有的关于忆阻器电学性能的研究中，主要可以分为单极性阻变效应、双极型阻变、阈值开关阻变等阻变性质，在大部分研究中，阈值开关阻变特性和其他阻变特性是单独出现或者通过限制电流等电学参数实现多种阻变效应的转换，很少研究具有阻态依赖的阈值阻变开关效应。通过其他阻变效应、控制器件工作过程的限制电流，可调整器件的记忆性阻值，从而实现对阻态依赖阈值开关效应精准调控。阻态依赖阈值开关特性主要具有两个重要的意义：一是此种性质可以为新型布尔逻辑运算提供新思路，如多值逻辑运算等；二是此种性质可以为模拟生物神经突触功能提供新的突破点，为构建复杂神经网络提供新思路。此外，已有的研究中的忆阻器工作电压大部分都在1V以上，使得在大规模逻辑运算系统或复杂神经网络的整体功耗相对较高，不符合低功耗的设计初衷，毫伏级别工作电压的忆阻器还较少被报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于，提供了一种忆阻器，能够在毫伏级别的电压下实现可调控的阈值开关阻变性质。

为实现上述目的，本发明按照以下技术方案予以实现：

一种忆阻器，包括衬底、第一电极、氧化铪层和第二电极，所述第一电极设置在所述衬底的表面，所述氧化铪层设置在所述第一电极的表面，所述第二电极蒸镀在所述氧化铪层的表面。

进一步的，所述衬底为玻璃衬底。

进一步的，所述氧化铪层的厚度为10-30nm。

进一步的，所述第一电极的材质为氧化铟锡，所述氧化铟锡为单层结构。

进一步的，所述第二电极的材质为银。

进一步的，所述第一电极的厚度和所述第二电极的厚度均在100-300nm之间。

本发明的第二目的在于，提供一种忆阻器的制备方法，结构简单，制作工艺简便，具有良好的实际应用。

为实现上述目的，本发明按照以下技术方案予以实现：

一种忆阻器的制备方法，包括以下步骤：

采用原子层沉积方法在第一电极上制备氧化铪层，反应物为四(二乙氨基)铪和H₂O，反应温度为150℃；

在所述氧化铪层的表面蒸镀第二电极，反应气氛为氩气，气压为0.1Pa，功率为100W。

进一步的，所述蒸镀的方法包括离子溅射或磁控溅射，溅射靶材为高纯Ag靶。

进一步的，所述衬底为玻璃衬底。

进一步的，所述氧化铪层的厚度为10nm。

进一步的，所述第一电极的材质为氧化铟锡，所述氧化铟锡为单层结构。