CN111129300A - 一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 - Google Patents
一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111129300A CN111129300A CN202010024981.9A CN202010024981A CN111129300A CN 111129300 A CN111129300 A CN 111129300A CN 202010024981 A CN202010024981 A CN 202010024981A CN 111129300 A CN111129300 A CN 111129300A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cufe
- random access
- memory device
- access memory
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910016516 CuFe2O4 Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- DXKGMXNZSJMWAF-UHFFFAOYSA-N copper;oxido(oxo)iron Chemical compound [Cu+2].[O-][Fe]=O.[O-][Fe]=O DXKGMXNZSJMWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 4
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(III) nitrate Inorganic materials [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 abstract description 14
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/883—Oxides or nitrides
- H10N70/8836—Complex metal oxides, e.g. perovskites, spinels
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
- H10N70/021—Formation of switching materials, e.g. deposition of layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
本发明公开了一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法,属于微电子新型非易失性存储器技术领域。该电阻式随机存储器件由导电衬底、CuFe2O4薄膜和导电顶电极构成。构建这种存储器件的制备方法是采用简单的溶胶凝胶法制备CuFe2O4薄膜，在薄膜表面采用镀膜技术镀上导电顶电极而成。本发明中，该电阻式随机存储器件展现出优异的高低电阻态转变窗口和大的开/关比,且具有优异的循环稳定性和保持特性。上述优异特性表明本发明在微电子非易失性存储器技术领域具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及微电子新型非易失性存储器技术领域，具体涉及一种基于CuFe2O4薄膜电阻式随机存储特性的非易失性存储器件及其制备方法。
背景技术
当前,大数据、云计算、人工智能等新型技术的崛起使得对存储及分析信息的需求呈指数爆炸式的不断增长。国际上主流的非易失半导体存储器是采用浮栅结构的闪存存储器，如果继续缩小闪存器件特征尺寸，将会面临器件的可靠性差、介质击穿以及严重的相邻存储单元相互串扰效应等问题。然而，新型的非易失性存储器作为新兴的存储器受到科学界与工业界广泛的关注。电阻式随机存储器是一种新型的非易失性存储器，其具有结构简单、存储密度高、功耗低、保持时间长、读写速度快及与半导体工艺兼容性好等优点，在非易失性随机存储器领域具有良好的应用前景。
CuFe2O4铁氧体薄膜具有丰富的电学和磁学性质，在微波、磁记录和催化等领域具有广阔的应用前景。目前还没有有关CuFe2O4薄膜的电阻式随机存储特性的研究报道。
目前，薄膜材料的制备方法主要有化学沉积法和物理沉积法，化学沉积法包括化学气相沉积法、金属有机热分解法和溶胶凝胶法等；物理沉积法包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法及分子束外延法等。
发明内容
本发明的目的一在于根据现有技术中的上述缺陷，提供一种新型的CuFe2O4电阻式随机存储器件。
本发明的目的二是提供上述CuFe2O4电阻式随机存储器件的新型制备方法。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种电阻式随机存储器件是由导电衬底Pt或者ITO、电阻存储薄膜CuFe2O4和导电顶电极Pt、Au、Ti或Cu构成，薄膜厚度为 50~500 nm。
上述电阻式随机存储器件顶电极的制备方法是采用真空镀膜技术，在CuFe2O4薄膜表面镀上导电顶电极，构成三明治结构的电阻式随机存储器件。
上述CuFe2O4 薄膜制备是采用溶胶凝胶法。
上述溶胶凝胶法步骤如下：
制备CuFe2O4前驱体溶液，将其旋转涂覆于导电衬底上，在200 ℃烤台上烘烤5分钟，制备CuFe2O4前驱体薄膜，重复一定的次数后对前驱体薄膜进行热处理，热处理温度为300~600℃，时间为1~120分钟。优选温度为400~500 ℃，时间为10~60分钟。
上述CuFe2O4前驱体溶液是由Cu(NO3)2·3H2O和Fe(NO3)3·9H2O按1:2比例称量作为溶质，加入比例为2:1的乙二醇甲醚和冰醋酸组成的混合溶液中，室温下搅拌8小时得到。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的电阻式随机存储器件具有优异的高低电阻态转变窗口和大的开/关比，且具有优异的循环稳定性和保持特性。
CuFe2O4薄膜的电阻式随机存储器件具有稳定的电阻式随机存储高低阻态循环特性和保持特性，有利于存储数据时稳定性和保持性的选择，有利于设计外围电路时识别器件所存储的状态。
本发明所述的CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件制备方法简单，成本低廉，存储性能优异，在科学研究和工业生产中易于推广。
附图说明
图1 Pt/CuFe2O4 /Pt电阻式随机存储器件的三明治结构示意图;
图2 Au/CuFe2O4 /ITO电阻式随机存储器件的三明治结构示意图；
图3 Pt/CuFe2O4 /Pt电阻式随机存储器件的高低阻态循环稳定性和开/关比示意图；
图4 Pt/CuFe2O4 /Pt电阻式随机存储器件的高低阻态保持特性示意图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1溶胶凝胶法制备Pt/CuFe2O4/Pt电阻式随机存储器件
CuFe2O4前驱体溶液的制备：前驱液的溶剂是16 ml乙二醇甲醚和8 ml冰醋酸的混合溶液，溶质为1.1597 g三水合硝酸铜和3.8784 g九水合硝酸铁，室温下搅拌8小时，即得到25ml的0.2 mol/L的前驱体溶液。
前驱体薄膜的制备：将CuFe2O4前驱体溶液旋转涂覆于Pt衬底上，调节旋转涂覆参数为2500 rpm，旋转时间为30 s，每次旋转涂覆的预处理温度为200 ℃，旋转涂覆的次数为6次，即得到CuFe2O4前驱体薄膜。
前驱体薄膜热处理：将制备的CuFe2O4前驱体薄膜在500 ℃进行热处理30分钟，即完成CuFe2O4薄膜的制备，薄膜厚度为300 nm。
制备CuFe2O4薄膜存储器件三明治结构:采用真空镀膜和掩膜技术，在CuFe2O4薄膜表面镀上Pt顶电极，即制备出CuFe2O4薄膜存储器件，Pt/CuFe2O4/Pt电阻式随机存储结构如图1所示。
利用Keithley 2400分析仪测试Pt/CuFe2O4/Pt电阻式随机存储器件的循环特性与保持特性。两个测试探针分别连接到上述存储元件的顶电极和底电极，在电压连续扫描模式下，测试得出存储器件的循环特性，如图3所示。采用脉冲信号测试出该存储器件的保持特性，如图4所示。
实施例2 溶胶凝胶法制备Au/CuFe2O4/ITO电阻式随机存储器件
CuFe2O4前驱体溶液的制备：前驱液的溶剂是16 ml乙二醇甲醚和8 ml冰醋酸的混合溶液，溶质为1.1597 g三水合硝酸铜和3.8784 g九水合硝酸铁，室温下搅拌8小时，即得到25ml的0.2 mol/L的前驱体溶液。
前驱体薄膜的制备：将CuFe2O4前驱液旋转涂覆于ITO衬底上，调节旋转涂覆参数为2500 rpm,旋转时间为30 s，每次旋转涂覆的预处理温度为200 ℃，旋转涂覆的次数为4次，即得到CuFe2O4前驱体薄膜。
前驱体薄膜热处理：将制备的CuFe2O4前驱体薄膜在400 ℃进行热处理30分钟，即完成CuFe2O4薄膜的制备，薄膜厚度为220 nm。
制备CuFe2O4薄膜存储器件三明治结构:采用真空镀膜和掩膜技术，在CuFe2O4薄膜表面镀上Au顶电极，即制备出CuFe2O4薄膜存储器件，Au/CuFe2O4/ITO电阻式随机存储器件如图2所示。
利用Keithley 2400分析仪测试Au/CuFe2O4/ITO电阻式随机存储器件的循环特性与保持特性。两个测试探针分别连接到上述存储元件的顶电极和底电极，在电压连续扫描模式下和脉冲信号下测试出该存储元件的循环特性与保持特性，循环特性与保持特性与图3和图4类似。
Claims (7)
1.一种电阻式随机存储器件，由导电衬底、电阻存储薄膜层和导电顶电极组成，其特点在于所述电阻存储薄膜层为CuFe2O4薄膜。
2.根据权利要求1所述的电阻式随机存储器件，其特点在于所述薄膜厚度为 50~500nm。
3.根据权利要求2所述的电阻式随机存储器件，其特点在于所述导电衬底为Pt或者ITO，导电顶电极为Pt、Au、Ti或Cu电极。
4.权利要求1所述电阻式随机存储器件的制备方法是采用真空镀膜技术，在CuFe2O4薄膜表面镀上导电顶电极，构成Pt/CuFe2O4/Pt三明治结构的电阻式随机存储器件。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特点在于所述CuFe2O4薄膜的制备方法为溶胶凝胶法。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特点在于所述溶胶凝胶法由以下步骤组成：制备CuFe2O4前驱体溶液，将其旋转涂覆于导电Pt衬底上，制备CuFe2O4前驱体薄膜，对前驱体薄膜进行热处理，处理温度为300~600 ℃，时间为1~120分钟。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特点在于所述CuFe2O4前驱液是由Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·9H2O按1:2比例称量作为溶质，加入比例为2:1的乙二醇甲醚和冰醋酸组成的混合溶液中，室温搅拌8小时得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010024981.9A CN111129300A (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010024981.9A CN111129300A (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111129300A true CN111129300A (zh) | 2020-05-08 |
Family
ID=70487660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010024981.9A Pending CN111129300A (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111129300A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1938781A (zh) * | 2004-04-16 | 2007-03-28 | 松下电器产业株式会社 | 具有可变电阻的薄膜存储器件 |
| CN102185107A (zh) * | 2011-05-10 | 2011-09-14 | 中山大学 | 一种电阻式随机存储元件及其制备方法 |
| JP2015220445A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 国立大学法人金沢大学 | 抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法 |
-
2020
- 2020-01-10 CN CN202010024981.9A patent/CN111129300A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1938781A (zh) * | 2004-04-16 | 2007-03-28 | 松下电器产业株式会社 | 具有可变电阻的薄膜存储器件 |
| CN102185107A (zh) * | 2011-05-10 | 2011-09-14 | 中山大学 | 一种电阻式随机存储元件及其制备方法 |
| JP2015220445A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 国立大学法人金沢大学 | 抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111341912B (zh) | 一种基于杂化钙钛矿的一次写入多次读取存储器及其制备方法 | |
| CN105185909A (zh) | 一种有机材料阻变存储元件及其制备方法 | |
| CN103496747A (zh) | 一种铁酸铋-锶铋钛多铁复合薄膜及其制备方法 | |
| CN110676375A (zh) | 一种双阻变层忆阻器及制备方法 | |
| CN112885964B (zh) | 一种多场调控忆阻器及其制备方法 | |
| CN111129300A (zh) | 一种CuFe2O4薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 | |
| Aljurays et al. | Synthesis of LaXO3 (X= Fe, Mn, Cr, Ni) thin films using a simple spin coating set-up for resistive switching memory devices | |
| CN208444861U (zh) | 一种基于Zr元素掺杂的钙钛矿阻变存储器 | |
| CN115483348A (zh) | 一种基于复合薄膜且性能可调的阻变存储器及其制备方法 | |
| CN109659431A (zh) | 基于苯四胺的配位聚合物薄膜的闪存存储器及其制备方法 | |
| CN103346257B (zh) | 一种金属氧化物电阻存储单元及其低温光化学制备方法 | |
| CN102185107B (zh) | 一种电阻式随机存储元件及其制备方法 | |
| CN107293643B (zh) | 一种基于卤化铅的阻变存储器 | |
| CN112909163A (zh) | 一种基于煤基石墨烯量子点薄膜电阻式随机存储特性的非易失性存储器件及其制备方法 | |
| CN112382722B (zh) | 一种写入电压可调的非易失性阻变存储器及其制备方法 | |
| Yang et al. | Study of Resistive Switching and Biodegradability in Ultralow Power Memory Device Based on All‐Inorganic Ag/AgBi2I7/ITO Structure | |
| CN113948639A (zh) | 一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器及其制备方法 | |
| CN112397647A (zh) | 纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 | |
| CN112216794A (zh) | 纳米贵金属颗粒修饰铁酸镍薄膜电阻式随机存储器件及其制备方法 | |
| CN110137357B (zh) | 良柔性三明治型pn结电存储器件 | |
| CN107565017B (zh) | 一种基于卤化亚锡的阻变存储器 | |
| CN108232011B (zh) | 一种非晶钛酸锶薄膜器件及其制备方法 | |
| CN113488587A (zh) | 一种基于银和氧化石墨烯的crs阻变存储器及其制备方法 | |
| CN111540829B (zh) | 基于有机小分子染料的电存储器件及其制备方法 | |
| CN116600632B (zh) | 一种稳定性忆容器件及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200508 |