[发明专利]高读出电流的非挥发铁电存储器及其操作方法

权利要求书

1.一种面内电容器结构的非挥发铁电存储器，其特征在于，包括:

基底材料（100）；

铁电薄膜层（104）；

铁电薄膜层（104）表面刻蚀的长条形铁电单元（103）；

以及左电极（101）和右电极（102）；

所述铁电薄膜层（104）是面内极化的薄膜，铁电极化有两个方向，这两种极化方向平行于薄膜表面并且方向相反，刻蚀的长条铁电单元（103）垂直于面内极化方向；左电极（101）和右电极（102）为读写电极对，左电极（101）和右电极（102）分别由N个叉指电极组成，称为左电极（101）的分支电极（1011-101N）和右电极（102）的分支电极（1021-102N）,两组分支电极一一对应，形成小的电极对，N大于等于1小于等于100；所述左电极（101）的分支电极1011-101N和右电极（102）的分支电极1021-102N的N个分支连接在一起组成一个存储bit，N个分支对所对应的存储单元（105）在长条形铁电单元（103）上。

2.如权利要求1所述的面内电容器结构的非挥发铁电存储器，其特征在于，所述长条铁电单元（103）的宽度为d，d大于或等于5nm，小于或等于1um，长条铁电单元（103）的高度为h，h大于或等于5nm，小于或等于300nm。

3.如权利要求1所述的面内电容器结构的非挥发铁电存储器，其特征在于，每一个分支的电极宽度为w，w大于或等于5nm，小于或等于1um，两个分支之间的间距g大于或等于10nm，小于或等于500nm，左电极（101）和右电极（102）的厚度与所述的长条铁电单元（103）高度相同，均为h，h大于或等于5nm，小于或等于300nm。

4.如权利要求1所述的非挥发铁电存储器，其特征在于，所述铁电薄膜层材料选自离子掺杂改性的铁酸铋BiFeO₃、锆钛酸铅(Pb,Zr)TiO₃、铌酸锂LiNbO₃、钽酸锂LiTaO₃。

5.如权利要求1所述的非挥发铁电存储器，其特征在于，所述基底材料选自Si、SiO₂或LiNbO₃、SrTiO₃。

6.一种如权利要求1所述的面内电容器结构的非挥发铁电存储器的操作方法，其特征在于：

在写操作时，在所述左电极（101）和右电极（102）之间偏置一写电压信号，使所述左电极（101）分支电极和右电极（102）分支电极所对的铁电存储单元（105）极化方向发生反转或不反转，去除写电压后并保持加电压时的极化状态，从而存储信息“1”或“0”；所述写电压的大小随所述的长条铁电单元（103）的宽度d的增大而增大；

在读操作时，在所述左电极（101）和右电极（102）之间偏置一读电压信号，读电压信号小于铁电材料的矫顽电压，也小于所述写电压，即不能使铁电材料发生反转，根据每一个存储单元（105）的极化方向是否与铁电薄膜层（104）以及刻蚀的长条铁电单元（103）且除去存储单元（105）部分的极化方向相反，是否在存储单元（105）与铁电薄膜层（104）以及刻蚀的长条铁电单元（103）且除去存储单元（105）部分的接触面上形成导电通道（106），加一读电压是否读到电流信号来判断存储信息。