CN203415628U - 一种肖特基特性自整流阻变存储器 - Google Patents

一种肖特基特性自整流阻变存储器 Download PDF

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许积文
何玉汝
王�华
戴培邦
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Abstract

本实用新型公开了一种肖特基特性自整流阻变存储器，包括底电极、沉积于底电极上的阻变层和沉积于阻变层上的上电极，所述底电极是导电薄膜电极，所述阻变层是n型PEI-MMA有机薄膜，所述上电极是金电极、银电极、铂电极、钯电极、铝电极、钛电极或铜电极。本实用新型不仅保持器件具有较好的双极性存储功能，而且增加了存储器的自整流功能，可避免存储器在三维集成时其1R结构存在的串扰问题，其自整流功能具有肖特基特性，较之pn结自整流阻变存储器，具有肖特基二极管带来的开关速度快，开关损耗小等一切优点，降低了功耗，提高了读写速度。

Description

一种肖特基特性自整流阻变存储器
技术领域
本实用新型涉及存储器技术领域，具体涉及一种肖特基特性自整流阻变存储器。
背景技术
阻变存储器利用阻变材料的电阻在电场作用下发生高、低电阻的转换来实现信息“0”和“1”的存储。阻变存储器具有结构简单、可缩小性好、存储密度高、功耗低、读写速度快、反复操作耐受力强、数据保持时间长等优点。阻变材料包括金属氧化物、硫化物、有机物等。
1R型是阻变存储器阵列最简单的单元结构，通常采用交叉阵列的方式集成，通过相互垂直的上下电极导线来实现存储单元的选择。采用1R 结构的交叉阵列集成可以将单元面积做到4F2，大大提高RRAM 器件的存储密度。同时，采用1R结构还可以采用三维的多层集成，这样每个存储单元的面积为4F2/N，存储密度成倍提高。但是，采用1R结构集成存在十分严重的串扰（Cross talk）问题，即当四个相邻单元中的一个是高阻而其他三个都是低阻状态时，在读取高阻态的电阻时，电流不再通过该高阻单元，而是通过周围的三个低阻单元，形成电流通道，从而造成误读。而且，串扰并不是只发生在与三个低阻单元相邻的这个高阻单元上，三个低阻单元形成的这个电流通道对周围其他的高阻态也会有影响。解决1R结构集成中串扰的办法通常有两种。一种是每个存储单元串联一个二极管D，形成1D1R存储结构。但这种方法增加了了器件制造的工序，也不利于提高集成密度。另外一种就是开发具有自整流效应的阻变存储器，同时具有存储和整理功能，使得存储器具有相当于1D1R存储结构的功能。
现有的自整流阻变存储器通常由p型和n型材料构成，形成具有整流特性的pn结，依靠pn结的单向导电性来实现自整流的功能，中国专利201110155291.8所披露的就是这种类型的自整流阻变存储器。由于普通pn结二极管相对肖特基二极管的正向压降大，反向恢复时间长，因此影响了自整流阻变存储器的功耗和读写速度。
实用新型内容
一种肖特基特性自整流阻变存储器，包括底电极、沉积于底电极上的阻变层和沉积于阻变层上的上电极，所述底电极是导电薄膜电极，所述阻变层是n型PEI-MMA有机薄膜，所述上电极是金电极、银电极、铂电极、钯电极、铝电极、钛电极或铜电极。
所述底电极沉积于玻璃基片上，所述导电薄膜电极是ITO薄膜电极。
本实用新型的有益效果：
以具有n型半导体特性的PEI-MMA有机薄膜为基础制作而成的自整流阻变存储器，不仅保持器件具有较好的双极性存储功能，而且增加了存储器的自整流功能，可避免存储器在三维集成时其1R结构存在的串扰问题，其自整流功能具有肖特基特性，较之pn结自整流阻变存储器，具有肖特基二极管带来的开关速度快，开关损耗小等一切优点，降低了功耗，提高了读写速度。
附图说明
图1为本实用新型的自整流阻变存储器的器件结构图。
图2为本实用新型的自整流阻变存储器的自整流双极性电流-电压曲线图。
图3为本实用新型的自整流阻变存储器的半对数电流-电压曲线图。
图1中：1.玻璃基片；2.ITO薄膜；3.PEI-MMA有机薄膜；4.上电极。
具体实施方式
PEI-MMA有机薄膜的制备：
将PEI（聚醚酰亚胺）溶于三氯甲烷中，形成浓度为1mg/ml至10mg/ml的PEI溶液。再将PEI溶液按体积比=1:100的比例滴入MMA（甲基丙烯酸甲酯）中，并搅拌均匀，加入1wt%的引发剂BPO（过氧化苯甲酰）或者AIBN（偶氮二异丁腈），升温至
Figure 2013204590348100002DEST_PATH_IMAGE002
，搅拌3小时，然后升温至
Figure 2013204590348100002DEST_PATH_IMAGE004
，搅拌30分钟获得MMA预聚物与PEI的共混溶液，加入三氯甲烷进行稀释，合成出分子水平共混物（PEI-MMA），采用溶胶-凝胶旋涂工艺制备出20nm到200nm系列厚度的薄膜。
采用HMS-2000霍尔效应仪进行测试，PEI-MMA薄膜的霍尔系数RH为-2560，表明PEI-MMA薄膜具有n型半导体特性，是一种依靠电子导电的高分子材料。
掺锡氧化铟，一般简称为ITO。ITO薄膜具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良好的化学稳定性，是一种类金属材料，其功函数高达5eV左右。在与n型材料PEI-MMA接触时，形成肖特基势垒，实现整流功能。
采用直流磁控溅射陶瓷靶材工艺将ITO沉积于厚度为0.5mm的玻璃基片上形成ITO薄膜层，其厚度控制在20nm到400nm之间，电阻率控制在0
Figure 2013204590348100002DEST_PATH_IMAGE006
3×10-4Ω·cm之间。本例厚度为234nm，电阻率为1.8×10-4Ω·cm。
采用溶胶-凝胶旋涂工艺将PEI-MMA共混物沉积于ITO薄膜层上，然后在
Figure 623501DEST_PATH_IMAGE004
的真空干燥箱中进行固化反应20分钟，形成PEI-MMA薄膜，其厚度控制在20nm到200nm之间。本例厚度为60nm。
采用蒸镀镀银工艺及掩膜工艺将银沉积于PEI-MMA薄膜上，形成圆形（也可以是方形）的银电极，厚度为80nm。
所镀金属层的金属可以是金、银、铂、钯、铝、钛或铜，其厚度控制在60nm到200nm之间。
经测试，其阻变存储特性如图2所示，阻变存储器具有自整流能力。图3的半对数存储器特性表明器件仍然具有双极性存储特性。

Claims (5)

1. 一种肖特基特性自整流阻变存储器，包括底电极、沉积于底电极上的阻变层和沉积于阻变层上的上电极，其特征在于：所述底电极是导电薄膜电极，所述阻变层是n型PEI-MMA有机薄膜，所述上电极是金电极、银电极、铂电极、钯电极、铝电极、钛电极或铜电极。
2.根据权利要求1所述的自整流阻变存储器，其特征在于：还包括玻璃基片，所述底电极沉积于玻璃基片上。
3.根据权利要求1所述的自整流阻变存储器，其特征在于：所述导电薄膜电极是ITO薄膜电极，其厚度为20nm到400nm，电阻率低于3×10-4·cm，但不为0。
4.根据权利要求1、2或3所述的自整流阻变存储器，其特征在于：所述n型PEI-MMA有机薄膜厚度为20nm到200nm。
5.根据权利要求4所述的自整流阻变存储器，其特征在于：所述上电极的形状为圆形或方形，厚度为60nm到200nm。
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