[发明专利]非易失性FeOOH/TiO2

说明书

本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器及其制备和多值存储调控方法，包括底电极，底电极上外延依次生长有TiO₂阻变层和FeOOH阻变层，FeOOH阻变层表面沉积有上电极。制备方法包括，导电面朝下的底电极衬底斜放在水热反应釜内胆内，加入配制钛酸四丁酯的反应液，保持部分底电极衬底高于反应液面，密封后置于马弗炉中，水热反应；得到TiO₂/底电极样品；外延生长面朝下斜放在水热反应釜内胆内，加入FeCl₃·6H₂O的反应溶液，密封后置于马弗炉中，水热反应完成后得到所需FeOOH/TiO₂/底电极异质结样品；表面沉积一定厚度和形貌的上电极。本发明提供了一种低成本、高密度非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器。

技术领域

本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器及其制备和多值存储调控方法。

背景技术

作为继电阻，电感以及电容之外的第四种电路基本元件，忆阻器不仅具有结构简单、存储密度高、存储速度快、低功耗、多值存储以及三维存储等优点，还具有小型化的巨大发展优势，它被认为是下一代非易失性存储器的有力竞争者之一。

过渡金属氧化物TiO₂因其制备工艺简单、成本低、化学性质稳定、耐腐蚀性、光电转换效率高以及阻变存储性能优异而受到研究者们的密切关注，但是如何实现TiO₂忆阻器低成本、高密度多值存储性能的可控设计，仍是目前亟待解决的问题。

公告号为CN 110137351 B专利公布了“一种氮掺杂二氧化钛阵列忆阻器及其制备方法”，以尿素、铵盐为氮源，通过水热合成和真空蒸镀的方式制备了一种氮掺杂二氧化钛阵列忆阻器。该器件的阻变层氮掺杂金红石TiO₂中N与Ti的原子数量比为0.5％～15％，其制备工艺相对复杂，不利于器件的成本控制和商业化应用。此外，该器件的阻变开关比较低，只能达到一个数量级，可靠性较低。同时，该器件也没有实现异质结结构的设计以及高密度多值存储的调控。因此，设计一种低成本、高密度非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器，实现器件多值存储性能的可控调制，对于下一代非易失性高密度存储器的应用具有重要的研究意义。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器及其制备和多值存储调控方法，该器件采用优化的FeOOH/TiO₂壳核结构n-n型异质结结构，通过有序调制偏置电压的方式实现了器件高密度多值存储的精确调控，在下一代非易失性高密度存储器方面具有重要的应用前景。

具体发明目的如下：

1、设计一种低成本、高密度非易失性FeOOH/TiO₂壳核结构n-n型异质结忆阻器。

2、实现器件非易失性、高稳定性、高可靠性、高阻变开关比的设计。

3、实现器件高密度多值存储的可控设计。

具体的技术方案：

非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器，包括底电极，底电极上外延依次生长有TiO₂阻变层和FeOOH阻变层，FeOOH阻变层表面沉积有上电极。其中，器件的阻变层采用简单、廉价、高效的水热法制备，而器件的上电极则通过磁控溅射镀膜技术设计。作为器件结构的优化设计，阻变层中TiO₂的纳米棒的直径约为80nm，长度约为450nm。该器件的多值存储调控通过有序调制外加偏置电压，限制电流或者外加光场，磁场激励的方式实现。

非易失性FeOOH/TiO₂异质结忆阻器的制备方法，包括以下步骤：