[发明专利]忆阻器、制备方法及全忆阻器基的神经形态计算芯片

权利要求书

1.一种忆阻器，包括：下电极层、位于所述下电极层上的功能层、位于所述功能层上的势垒层及位于所述势垒层上的上电极层；其中，所述功能层为阻变层。

2.根据权利要求1所述的忆阻器，其中，还包括位于所述势垒层和所述上电极层之间的插层。

3.根据权利要求2所述的忆阻器，其中，所述下电极层的材质为TiN，采用磁控溅射形成；所述功能层的材质为Ta₂O₅，采用反应溅射形成；所述势垒层的材质为TaO_x；所述插层的材质为金属、金属氧化物、非晶硅、非晶C或石墨烯；所述上电极层的材质为Ir、Al，Ru，Pd，TiN，TaN。

4.根据权利要求3所述的忆阻器，其中，所述势垒层TaO_x的电阻率介于6mΩ/cm～20mΩ/cm²之间。

5.根据权利要求1所述的忆阻器，其中，通过调制所述功能层的电阻值实现所述忆阻器的电阻态的变化，通过在势垒层中形成不稳定细丝及所述不稳定细丝的断裂实现反向阈值转变特性。

6.一种全忆阻器基的神经形态计算芯片，其包括如权利要求1-5中任一项所述的忆阻器，通过所述忆阻器的阈值转变实现突触的矩阵操作和神经元的脉冲操作。

7.一种忆阻器的制备方法，包括：

在衬底上形成下电极层；

在所述下电极层上形成功能层；

在所述功能层上形成势垒层；及在所述势垒层上形成上电极层；

其中，所述功能层为阻变层。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在所述势垒层上形成上电极层之前，还包括：在所述势垒层上形成插层。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，

采用磁控溅射工艺在所述衬底上形成TiN下电极层；

采用反应溅射工艺在所述TiN下电极层上形成Ta2O₅功能层；

在所述Ta₂O₅功能层上形成TaO_x势垒层，所述TaO_x势垒层的电阻率在6mΩ/cm～20mΩ/cm²之间。