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一種肖特基特性自整流阻變存儲器的制造方法

文檔序號:7019875閱讀:315來源:國知局
一種肖特基特性自整流阻變存儲器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種肖特基特性自整流阻變存儲器,包括底電極、沉積于底電極上的阻變層和沉積于阻變層上的上電極,所述底電極是導(dǎo)電薄膜電極,所述阻變層是n型PEI-MMA有機(jī)薄膜,所述上電極是金電極、銀電極、鉑電極、鈀電極、鋁電極、鈦電極或銅電極。本實用新型不僅保持器件具有較好的雙極性存儲功能,而且增加了存儲器的自整流功能,可避免存儲器在三維集成時其1R結(jié)構(gòu)存在的串?dāng)_問題,其自整流功能具有肖特基特性,較之pn結(jié)自整流阻變存儲器,具有肖特基二極管帶來的開關(guān)速度快,開關(guān)損耗小等一切優(yōu)點,降低了功耗,提高了讀寫速度。
【專利說明】一種肖特基特性自整流阻變存儲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及存儲器【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種肖特基特性自整流阻變存儲器。
【背景技術(shù)】
[0002]阻變存儲器利用阻變材料的電阻在電場作用下發(fā)生高、低電阻的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)信息“O ”和“ I ”的存儲。阻變存儲器具有結(jié)構(gòu)簡單、可縮小性好、存儲密度高、功耗低、讀寫速度快、反復(fù)操作耐受力強(qiáng)、數(shù)據(jù)保持時間長等優(yōu)點。阻變材料包括金屬氧化物、硫化物、有機(jī)物
坐寸O
[0003]IR型是阻變存儲器陣列最簡單的單元結(jié)構(gòu),通常采用交叉陣列的方式集成,通過相互垂直的上下電極導(dǎo)線來實現(xiàn)存儲單元的選擇。采用IR結(jié)構(gòu)的交叉陣列集成可以將單元面積做到4F2,大大提高RRAM器件的存儲密度。同時,采用IR結(jié)構(gòu)還可以采用三維的多層集成,這樣每個存儲單元的面積為4F2/N,存儲密度成倍提高。但是,采用IR結(jié)構(gòu)集成存在十分嚴(yán)重的串?dāng)_(Cross talk)問題,即當(dāng)四個相鄰單元中的一個是高阻而其他三個都是低阻狀態(tài)時,在讀取高阻態(tài)的電阻時,電流不再通過該高阻單元,而是通過周圍的三個低阻單元,形成電流通道,從而造成誤讀。而且,串?dāng)_并不是只發(fā)生在與三個低阻單元相鄰的這個高阻單元上,三個低阻單元形成的這個電流通道對周圍其他的高阻態(tài)也會有影響。解決IR結(jié)構(gòu)集成中串?dāng)_的辦法通常有兩種。一種是每個存儲單元串聯(lián)一個二極管D,形成IDlR存儲結(jié)構(gòu)。但這種方法增加了 了器件制造的工序,也不利于提高集成密度。另外一種就是開發(fā)具有自整流效應(yīng)的阻變存儲器,同時具有存儲和整理功能,使得存儲器具有相當(dāng)于IDlR存儲結(jié)構(gòu)的功能。
[0004]現(xiàn)有的自整流阻變存儲器通常由P型和η型材料構(gòu)成,形成具有整流特性的ρη結(jié),依靠ρη結(jié)的單向?qū)щ娦詠韺崿F(xiàn)自整流的功能,中國專利201110155291.8所披露的就是這種類型的自整流阻變存儲器。由于普通Pn結(jié)二極管相對肖特基二極管的正向壓降大,反向恢復(fù)時間長,因此影響了自整流阻變存儲器的功耗和讀寫速度。
實用新型內(nèi)容
[0005]一種肖特基特性自整流阻變存儲器,包括底電極、沉積于底電極上的阻變層和沉積于阻變層上的上電極,所述底電極是導(dǎo)電薄膜電極,所述阻變層是η型PEI-MMA有機(jī)薄膜,所述上電極是金電極、銀電極、鉬電極、鈀電極、鋁電極、鈦電極或銅電極。
[0006]所述底電極沉積于玻璃基片上,所述導(dǎo)電薄膜電極是ITO薄膜電極。
[0007]本實用新型的有益效果:
[0008]以具有η型半導(dǎo)體特性的PEI-MMA有機(jī)薄膜為基礎(chǔ)制作而成的自整流阻變存儲器,不僅保持器件具有較好的雙極性存儲功能,而且增加了存儲器的自整流功能,可避免存儲器在三維集成時其IR結(jié)構(gòu)存在的串?dāng)_問題,其自整流功能具有肖特基特性,較之ρη結(jié)自整流阻變存儲器,具有肖特基二極管帶來的開關(guān)速度快,開關(guān)損耗小等一切優(yōu)點,降低了功耗,提聞了讀與速度?!緦@綀D】

【附圖說明】
[0009]圖I為本實用新型的自整流阻變存儲器的器件結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為本實用新型的自整流阻變存儲器的自整流雙極性電流-電壓曲線圖。
[0011]圖3為本實用新型的自整流阻變存儲器的半對數(shù)電流-電壓曲線圖。
[0012]圖I中:1.玻璃基片;2. ITO薄膜;3. PEI-MMA有機(jī)薄膜;4.上電極。
【具體實施方式】
[0013]PEI-MMA有機(jī)薄膜的制備:
[0014]將PEI (聚醚酰亞胺)溶于三氯甲燒中,形成濃度為lmg/ml至10mg/ml的PEI溶液。再將PEI溶液按體積比=1:100的比例滴入MMA (甲基丙烯酸甲酯)中,并攪拌均勻,加入1?七%的引發(fā)劑BPO (過氧化苯甲酰)或者AIBN (偶氮二異丁腈),升溫至80° C ,攪拌3小時,然后升溫至120°C ,攪拌30分鐘獲得MMA預(yù)聚物與PEI的共混溶液,加
入三氯甲烷進(jìn)行稀釋,合成出分子水平共混物(PEI-MMA),采用溶膠-凝膠旋涂工藝制備出20nm到200nm系列厚度的薄膜。
[0015]采用HMS-2000霍爾效應(yīng)儀進(jìn)行測試,PEI-MMA薄膜的霍爾系數(shù)RH為-2560,表明PEI-MMA薄膜具有η型半導(dǎo)體特性,是一種依靠電子導(dǎo)電的高分子材料。
[0016]摻錫氧化銦,一般簡稱為ΙΤΟ。ITO薄膜具有高的導(dǎo)電率、高的可見光透過率、高的機(jī)械硬度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性,是一種類金屬材料,其功函數(shù)高達(dá)5eV左右。在與η型材料PEI-MMA接觸時,形成肖特基勢壘,實現(xiàn)整流功能。
`[0017]采用直流磁控濺射陶瓷靶材工藝將ITO沉積于厚度為O. 5mm的玻璃基片上形成ITO薄膜層,其厚度控制在20nm到400nm之間,電阻率控制在O ~ 3 X 10? · cm之間。本例厚度為234nm,電阻率為I. 8X 10-4Ω · cm。
[0018]采用溶膠-凝膠旋涂工藝將PEI-MMA共混物沉積于ITO薄膜層上,然后在120°C的真空干燥箱中進(jìn)行固化反應(yīng)20分鐘,形成PEI-MMA薄膜,其厚度控制在20nm到200nm之間。本例厚度為60nm。
[0019]采用蒸鍍鍍銀工藝及掩膜工藝將銀沉積于PEI-MMA薄膜上,形成圓形(也可以是方形)的銀電極,厚度為80nm。
[0020]所鍍金屬層的金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鈦或銅,其厚度控制在60nm到200nm之間。
[0021]經(jīng)測試,其阻變存儲特性如圖2所示,阻變存儲器具有自整流能力。圖3的半對數(shù)存儲器特性表明器件仍然具有雙極性存儲特性。
【權(quán)利要求】
1.一種肖特基特性自整流阻變存儲器,包括底電極、沉積于底電極上的阻變層和沉積于阻變層上的上電極,其特征在于:所述底電極是導(dǎo)電薄膜電極,所述阻變層是η型PEI-MMA有機(jī)薄膜,所述上電極是金電極、銀電極、鉬電極、鈕電極、招電極、鈦電極或銅電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自整流阻變存儲器,其特征在于:還包括玻璃基片,所述底電極沉積于玻璃基片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自整流阻變存儲器,其特征在于:所述導(dǎo)電薄膜電極是ITO薄膜電極,其厚度為20nm到400nm,電阻率低于3X 10_4 · cm,但不為O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的自整流阻變存儲器,其特征在于:所述η型PEI-MMA有機(jī)薄膜厚度為20nm到200nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自整流阻變存儲器,其特征在于:所述上電極的形狀為圓形或方形,厚度為60nm到200nm。
【文檔編號】H01L45/00GK203415628SQ201320459034
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】許積文, 何玉汝, 王 華, 戴培邦 申請人:桂林電子科技大學(xué)
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