忆阻器及其制备方法、芯片和电子设备技术

技术编号：43495979 阅读：2 留言：0更新日期：2024-11-29 17:03

本申请公开了一种忆阻器及其制备方法、芯片和电子设备，属于微电子器件技术领域。忆阻器包括层叠设置的第一电极、阻性层和第二电极。其中，阻性层的材料包括铜铟磷硫，铜铟磷硫中铜元素与铟元素的原子数量比大于0.2。第一电极和第二电极的材料的功函数均大于或等于5.0eV，且第一电极与第二电极的材料不相同。该忆阻器通过选用不同的高功函数材料分别作为第一电极和第二电极，分别与阻性层材料形成肖特基势垒，引入自整流行为，同时，阻性层的铜铟磷硫的离子运动和铁电极化特性可以引入阻性行为，通过调控铜铟磷硫中铜元素的比例，使得忆阻器同时获得较高的阻性开关比和整流比，在保持阻性性能的同时可实现自整流行为。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于微电子器件，尤其涉及一种忆阻器及其制备方法、芯片和电子设备。

技术介绍

1、随着以数据为中心的人工智能和物联网技术的发展，目前计算硬件和计算架构的速度和能效难以满足日益增长的需求。其中，忆阻器是目前计算硬件中重点研究的一个方向。但是，忆阻器交叉阵列普遍存在潜行电流的问题，潜行电流问题不仅会导致器件电阻状态的错误读取，而且会干扰电阻的精确调制，还会引起高能量消耗，阻碍大规模忆阻器阵列的实现。目前，多是通过连接整流器件来解决潜行电流的问题，但是这样工艺复杂、成本较高、集成度较低，且应用场景受限。

2、具有自整流特性的忆阻器在没有其他辅助元件的情况下可以抑制潜行电流，不仅可以简化阵列结构，还可以简化制造工艺，降低制造成本，有利于高集成度忆阻器阵列的实现。因此，具有自整流特性的忆阻器是目前重点研究的方向。

技术实现思路

1、为引入自整流特性，本申请实施例提供了一种忆阻器，该忆阻器包括层叠设置的第一电极、阻性层和第二电极。其中，阻性层的材料包括铜铟磷硫，铜铟磷硫中铜元素与铟元素的原子数量比大于0.2。第一电极和第二电极的材料的功函数均大于或等于5.0ev，且第一电极与第二电极的材料不相同。

2、在一些实施例中，阻性层的材料中，铜元素与铟元素的原子数量比的范围为0.4～1。

3、在一些实施例中，忆阻器的整流比的范围为50～2000，忆阻器的阻性开关比的范围为2000～17000。

4、在一些实施例中，第一电极的材料包括钯、铂或者金中的至

5、在一些实施例中，阻性层的厚度范围为7nm～100nm。

6、在本申请实施例中，忆阻器通过选用不同的高功函数材料(功函数均大于或等于5.0ev)分别作为第一电极和第二电极，分别与阻性层材料形成肖特基势垒，引入自整流行为，同时，阻性层的铜铟磷硫的离子运动和铁电极化特性可以引入阻性行为，通过调控铜铟磷硫中铜元素的比例，还可以调节忆阻器的阻性开关比和整流比，在保持阻性性能的同时可实现自整流行为。由本申请实施例提供的忆阻器形成的忆阻器交叉阵列，可以利用忆阻器本身的整流特性，避免潜行电流的问题。

7、第二方面，本申请实施例还提供了一种忆阻器的制备方法，具体包括：

8、依次形成第一电极、阻性层和第二电极。其中，阻性层的材料包括铜铟磷硫，铜铟磷硫中铜元素与铟元素的原子数量比大于0.2。第一电极和第二电极的材料的功函数均大于或等于5ev，且第一电极与第二电极的金属材料不相同。

9、在一些实施例中，形成阻性层具体包括：采用机械剥离工艺，将阻性层转移到第一电极上。

10、在一些实施例中，形成阻性层具体包括：采用化学气相沉积工艺，形成阻性层，并将阻性层转移到第一电极上。

11、通过上述制备方法制备出的忆阻器，具有较高的阻性开关比和整流比，在保持阻性性能的同时可实现自整流行为。由上述制备方法制备出的忆阻器所形成的忆阻器交叉阵列，可以利用忆阻器本身的整流特性，避免潜行电流的问题。

12、第三方面，本申请实施例还提供了一种芯片，该芯片包括上述第一方面任一实施例所提到的忆阻器以及封装层，其中封装层覆盖该忆阻器。该芯片中忆阻器具有较高的阻性开关比和整流比，在保持阻性性能的同时可实现自整流行为。

13、第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述第三方面所提到的芯片以及电路板，其中芯片与电路板电连接。该电子设备具有与上述第三方面所提到的芯片相同的技术效果，此处不再赘述。

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【技术保护点】

1.一种忆阻器，其特征在于，所述忆阻器包括层叠设置的第一电极、阻性层和第二电极；

2.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述阻性层的材料中，铜元素与铟元素的原子数量比的范围为0.4～1。

3.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述忆阻器的整流比的范围为50～2000，所述忆阻器的阻性开关比的范围为2000～17000。

4.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述第一电极的材料包括钯、铂或者金中的至少一种；

5.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述阻性层的厚度范围为7nm～100nm。

6.一种忆阻器的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，形成所述阻性层，包括：

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，形成所述阻性层，包括：

9.一种芯片，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】

1.一种忆阻器，其特征在于，所述忆阻器包括层叠设置的第一电极、阻性层和第二电极；

2.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述阻性层的材料中，铜元素与铟元素的原子数量比的范围为0.4～1。

3.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述忆阻器的整流比的范围为50～2000，所述忆阻器的阻性开关比的范围为2000～17000。

4.根据权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述第一电极的材料包括钯、铂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶生，熊遥，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：

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