【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器及其制备方法。
技术介绍
1、2014年,在忆阻器的理论基础上蔡少棠教授进一步阐述了局部有源忆阻器的理论，局部有源忆阻器是忆阻器的一种特殊类别，具有放大能量无穷小波动的能力，可用于产生神经形态行为，是构建生物神经元电子等效物的自然候选者，而且由于其只有纳米级结构,很大程度上能够降低神经元电路的规模和功耗,运行速度也将更接近人脑神经元。
2、目前传统的神经元模型都是通过电阻、电容和mos管来实现其电路形式,如平方突触神经元、高斯突触神经元和多阈值神经元等，实验数据采用数学方法拟合而来,与实际忆阻器连接电路进行设计和仿真实验相比虽然拟合结果的相似度较高，但所分析的一些电路特性也仅能作为该器件的参考,有一定的误差存在。基于此，如何选择材料，并对结构进行设计，进而获得一种可以模拟神经元功能的忆阻器件结构，成为大规模推广基于忆阻器的人工神经网络的重要课题。
3、因此，现需要一种直接从物理层面模拟生物神经元的缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器及其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器及其制备方法，以解决现有技术中不能从物理层面模拟生物神经元的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，包括：自下而上依次设置的衬底、底电极、第一功能层、第二功能层和顶电极；第一功能层和第二功
3、进一步地，衬底采用抛光玻璃、硅晶片和导电玻璃中的任意一种制成，底电极的材料采用w、al、cu、ag、pt、au、ti、zr和ta中的任意一种，顶电极采用pt、au、碳油、铜油和碳铜混合油中的任意一种制成。
4、进一步地，底电极、第一功能层、第二功能层采用磁控溅射、电子束蒸发或化学气相沉积任一种工艺形成。
5、进一步地，底电极的厚度为30nm～200nm，顶电极的厚度为10nm～300nm。
6、进一步地，第一功能层的厚度为30nm～500nm，第二功能层的厚度为200nm～700nm。
7、本专利技术还提供一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器的制备方法，具体包括如下步骤：
8、s1，清洗衬底，烘干后备用。
9、s2，依次使用粗砂纸和细砂纸打磨制备底电极、第一功能层、第二功能层的靶材，再用无尘布擦拭靶材表面。
10、s3，制备底电极：将经步骤s1清洗过的衬底置于溅射腔室中的样品台上，采用直流溅射，采用w、al、cu、ag、pt、au、ti、zr、ta中的任意一种靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离，设置溅射室真空度，溅射室通入工作气体，调节溅射室的直流功率和工作气压，设置样品台的转速，去除靶材表面氧化物和油污后，继续溅射一定时间，得到制备底电极的薄膜。
11、s4，制备第一功能层:首先制备zro2薄膜，采用射频溅射法，zro2靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离和溅射室真空度，溅射室通入工作气体，调节溅射室射频功率和工作气压，设置样品台转速，去除靶材表面氧化物和油污后，溅射一定时间沉积zro2薄膜；保持制备的具有第一功能层的底电极位置不变，在zro2薄膜上制备金属zr薄膜，采用直流溅射法，以zr靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离，设置溅射室真空度，溅射室通入工作气体，调节溅射室直流功率和工作气压，溅射时间一定时间，形成第一功能层。
12、s5，制备第二功能层:采用射频溅射法，以nb2o5靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离和溅射室真空度，溅射室通入工作气体，调节溅射室射频功率和工作气压,溅射一定时间，形成第二功能层。
13、s6，退火处理：溅射腔室不释放压力，进行退火处理，设置退火温度和退火时间，待温度降至室温后取出样品。
14、s7，制备顶电极：使用电极掩模板，将步骤s1～s6制备的样片置于匀胶机上，样片即具有第一功能层和第二功能的底电极，设置匀胶机转速，把碳油均匀铺平，最后用烘干箱烘干，形成顶电极。
15、进一步地，其中：
16、s1，选择抛光玻璃作为衬底，将抛光玻璃使用无水酒精擦拭后烘干备用。
17、s2，打磨靶材：依次使用粗砂纸和细砂纸打磨ti靶材、zro2靶材、zr靶材和nb2o5靶材，再用无尘布擦拭靶材表面。
18、s3，制备底电极：将步骤s1清洗过的抛光玻璃置于溅射腔室中的样品台上，采用直流溅射，ti靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离为5～14cm，溅射室真空度抽至2×10-3pa，通入纯度为99.999％的ar作为工作气体，调节溅射室直流功率90～180w，调节溅射室工作气压为0.5～1.8pa，样品台自转0～10r/min，预溅射3～7min去除靶材表面氧化物和油污后，继续溅射3～15min，得ti薄膜。
19、s4，制备第一功能层:首先制备金属zro2薄膜，采用射频溅射法，zro2靶材作为溅射源，射频溅射的参数为：靶材到衬底100的距离为5～14cm，溅射室真空度抽至2×10-3pa，通入纯度为99.999％的ar作为工作气体，调节溅射室射频功率为70～150w，调节溅射室工作气压为0.5～1.8pa，样品台自转0～10r/min，预溅射3～7min去除靶材表面氧化物和油污后，溅射5～20min沉积金属zro2薄膜；保持制备的具有第一功能层的底电极位置不变，在zro2薄膜上制备zr薄膜，采用直流溅射法，以zr靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离为5～14cm，将溅射室真空度抽至2×10-3pa，通入纯度为99.999％的ar作为工作气体，调节溅射室直流功率70～150w，调节溅射室工作气压为0.5～1.8pa，溅射时间3min～15min，形成第一功能层。
20、s5，制备第二功能层:采用射频溅射法，以nb2o5靶材作为溅射源，设置靶材到衬底的距离为5～14cm，将溅射室真空度抽至2×10-3pa，通入纯度为99.999％的ar作为工作气体，调节溅射室射频功率为70～150w，调节溅射室工作气压为0.5～1.8pa，溅射时间为10min～30min，形成第二功能层。
21、s6，退火处理：溅射腔室不释放压力，进行退火处理，退火温度控制在400～500℃，退火保温时间控制在60～100s，待温度降至室温后取出样品。
22、s7，选择碳油制备顶电极，使用电极掩模板，将步骤s1～s6制备的样片置于匀胶机上，所述样片即具有第一功能层和第二功能的底电极，设置匀胶机转速3500r·min-1把碳油均匀铺平，最后用烘干箱烘干，形成顶电极。
23、本专利技术具有如下有益效果：
24、本专利技术中采用磁控溅射方法，沉积氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，包括：自下而上依次设置的衬底、底电极、第一功能层、第二功能层和顶电极；第一功能层和第二功能层由纳米堆叠结构薄膜材料制成，第一功能层的材料采用ZrO2-x薄膜制成，其中0≤x<2，第二功能层的材料采用NbxOy薄膜制成，其中1≤x≤2，1≤y≤5。
2.根据权利要求1所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，衬底采用抛光玻璃、硅晶片和导电玻璃中的任意一种制成，底电极的材料采用W、Al、Cu、Ag、Pt、Au、Ti、Zr和Ta中的任意一种，顶电极采用Pt、Au、碳油、铜油和碳铜混合油中的任意一种制成。
3.根据权利要求1所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，底电极、第一功能层、第二功能层采用磁控溅射、电子束蒸发或化学气相沉积任一种工艺形成。
4.根据权利要求1所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，底电极的厚度为30nm～200nm，顶电极的厚度为10nm～300nm。
5.根据权利要求1所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧
6.一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器的制备方法，制备如权利要求1-5中任意一项所述的局部有源忆阻器，其特征在于，具体包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器的制备方法，其特征在于，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，包括：自下而上依次设置的衬底、底电极、第一功能层、第二功能层和顶电极；第一功能层和第二功能层由纳米堆叠结构薄膜材料制成，第一功能层的材料采用zro2-x薄膜制成，其中0≤x<2，第二功能层的材料采用nbxoy薄膜制成，其中1≤x≤2，1≤y≤5。
2.根据权利要求1所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于，衬底采用抛光玻璃、硅晶片和导电玻璃中的任意一种制成，底电极的材料采用w、al、cu、ag、pt、au、ti、zr和ta中的任意一种，顶电极采用pt、au、碳油、铜油和碳铜混合油中的任意一种制成。
3.根据权利要求1所述的一种缺氧化锆掺杂铌氧化物的局部有源忆阻器，其特征在于...
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