[实用新型]多值忆阻器及其阵列

说明书

本实用新型提供了一种多值忆阻器及其阵列，包括衬底，相对设置于衬底上的第一电极以及第二电极，所述多值忆阻器还包括设置于衬底上的功能层，所述功能层位于第一电极以及第二电极之间，且第一电极以及第二电极和功能层接触连接，所述第一电极以及第二电极各自包括相对且接近的前端以及互相远离的后端，其中第一电极和/或第二电极自其前端至后端的宽度呈递增趋势。本实用新型设计具有前窄后宽的忆阻器电极对有助于降低忆阻器导电丝形成的随机性，提高了忆阻器的一致性；导电细丝的个数和外加电压有关，增加了忆阻器的电阻状态数；基于导电丝的忆阻器具有很好的非易失性。

技术领域

本实用新型属于人工智能技术领域，尤其涉及一种多值忆阻器及其阵列。

背景技术

忆阻器是一种具有记忆能力的电阻，其电阻值可以通过外加电压脉冲调节，施加正性脉冲可将忆阻器阻值调大，施加负性脉冲可将其阻值调小。

目前，人工智能技术的快速发展对高能效处理数据提出更高要求，类脑芯片模拟人大脑具有杰出的能量效率获得广泛关注。忆阻器作为一种具有记忆功能的电阻，电阻具有可塑性，可以完美模拟生物突触，被认为是实现类脑芯片的最佳选择。平面型忆阻器两金属电极同时布置在功能层上表面或者下表面，便于使用半导体平面工艺制作器件结构。目前众多不同种类的材料被选用作功能层材料，为实现多值忆阻器，通常会通过在功能材料制备过程中引入大量缺陷(氧空位等)来实现。

但是，经过十余年的发展，高一致性的非易失多值忆阻器仍未突破。在功能材料制备过程中引入大量缺陷获得的多值忆阻器大多基于界面效应，具有易失性；基于导电丝的非易失忆阻器一般不具有多值性能，且成丝具有随机性，器件一致性差。

因此，为了实现非易失多值忆阻器，我们要解决两个问题：一是导电丝出现的随机性，二是导电丝个数的调控。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多值、一致性高的多值忆阻器及其阵列。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多值忆阻器，包括衬底，相对设置于衬底上的第一电极以及第二电极，所述多值忆阻器还包括设置于衬底上的功能层，所述功能层位于第一电极以及第二电极之间，且第一电极以及第二电极和功能层接触连接，所述第一电极以及第二电极各自包括相对且接近的前端以及互相远离的后端，其中第一电极和/或第二电极自其前端至后端的宽度呈递增趋势。

作为本实用新型的进一步改进，所述功能层为阻变材料，包括金属氧化物、硫族化合物、钙钛矿中的一种，所述金属氧化物包括氧化铪、氧化钽、氧化钨，所述功能层的厚度为10-200nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和/或第二电极的前端至后端整体呈三角形或半圆形，三角形的顶点或半圆形圆弧的顶点相对设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和/或第二电极的前端至后端整体呈横向设置的等腰三角形，所述第一电极和/或第二电极最近距离范围为 10-1000nm，所述等腰三角形的顶角角度为60-120°，腰长1000-5000nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和/或第二电极的材料为金、铂中的一种，厚度为60-100nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和/或第二电极的材料为石墨烯，层数1-5层。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和/或第二电极为钛金结合层，金层和钛层粘附在一起，金层的厚度为10-20nm，钛层的厚度为1-2nm。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和第二电极同时位于功能层的上面或下面。