一種整流特性可控的二極管及其制造和操作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種二極管，包括：第一電極和第二電極；電介質材料層，所述第一電極和第二電極之間，所述電介質材料具有雙極型電致阻變效應；其中所述第一電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸，構成第一肖特基結；所述第二電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸，構成第二肖特基結，其中，所述第一肖特基結的整流方向與所述第二肖特基結的整流方向相反。本發(fā)明還提供了一種該二極管的制造方法和操作方法。本發(fā)明提供的二極管整流特性可控。
【專利說明】
一種整流特性可控的二極管及其制造和操作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種二極管，尤其涉及整流特性可控的二極管。
【背景技術】
[0002]二極管是非常常見的電子元器件，已經廣泛的應用于各種電路之中。但是，自從二極管發(fā)明至今，在通常的電路之中，只能使用整流方向和勢皇高度特定的二極管。在為了一種特定電路而考究二極管的各項指標(如閾值電壓，擊穿電壓等)時，也只能選取已有的特定成品，不能根據(jù)自己的需求實現(xiàn)最精確的定值。
[0003]然而，在很多電路中，都需要切換二極管的整流方向。為了實現(xiàn)二極管整流方向的切換，現(xiàn)有技術中通常使用更多的元器件(如整流器中常見的交流橋式整流電路)組成較復雜的功能電路模塊來實現(xiàn)。

【發(fā)明內容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種整流特性可控的二極管。
[0005]本發(fā)明提供了一種二極管，包括:
[0006]第一電極和第二電極；
[0007]電介質材料層，位于所述第一電極和第二電極之間，所述電介質材料具有雙極型電致阻變效應；
[0008]其中所述第一電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸，構成第一肖特基結；所述第二電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸，構成第二肖特基結，
[0009]其中，所述第一肖特基結的整流方向與所述第二肖特基結的整流方向相反。
[0010]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中所述電介質材料層包括內部缺陷或離子，其在電場下定向移動聚集在所述電介質材料層的一側。
[0011]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中，所述二極管在被施加第一方向的翻轉電壓后，所述第二肖特基結被破壞，所述二極管呈現(xiàn)為所述第一肖特基結的整流特性；以及在被施加第二方向的翻轉電壓后，所述第一肖特基結被破壞，所述二極管呈現(xiàn)為所述第二肖特基結的整流特性。
[0012]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中，所述二極管在被施加第一方向的翻轉電壓后，具有第一整流方向；以及在被施加第二方向的翻轉電壓后，具有第二整流方向。
[0013]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中，所述二極管的反向擊穿電壓和勢皇隨與其對應的第一方向或第二方向的翻轉電壓的增大而增大。
[0014]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中，所述二極管的反向擊穿電壓和勢皇隨與其對應的第一方向或第二方向的翻轉電壓的施加時間的增加而增大。
[0015]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中，所述第一電極和第二電極至少其中之一的面積與所述電介質材料層的面積的比例大于等于70%。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的二極管，其中，所述第一電極和第二電極的面積各自與所述電介質材料層的面積的比例均大于等于70%。
[0017]本發(fā)明還提供了一種制造上述二極管的方法，包括:
[0018]形成第一電極；
[0019]在所述第一電極上沉積電介質材料層，使電介質材料層與所述第一電極呈肖特基接觸；
[0020]在電介質材料層上沉積第二電極，使第二電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸。
[0021]根據(jù)本發(fā)明提供的制造方法，其中所述制造方法在0°C到150°C下進行。
[0022]本發(fā)明還提供了一種二極管的操作方法，包括:
[0023]對所述二極管施加第一方向的翻轉電壓，使所述二極管具有第一整流方向；或
[0024]對所述二極管施加第二方向的翻轉電壓，使所述二極管具有第二整流方向。
[0025]根據(jù)本發(fā)明提供的方法，還包括，當需要增加所述二極管的反向擊穿電壓和勢皇時，增大第一方向或第二方向的翻轉電壓，或增加第一方向或第二方向的翻轉電壓的施加時間。
[0026]本發(fā)明提供的二極管，其整流特性可控，在外加翻轉電場的作用下，能夠非易失地改變其整流方向、勢皇高低和反向擊穿電壓的大小。另外，本發(fā)明提供的二極管結構簡單，可以方便的應用于各種集成電路。
【附圖說明】
[0027]以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中:
[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明的二極管的結構示意圖；
[0029]圖2a_圖2c示出了本發(fā)明提供的二極管的工作過程；
[0030]圖3a-圖3b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的二極管的結構示意圖；
[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的二極管forming過程的1-V曲線；
[0032]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的二極管的1-V曲線；
[0033]圖6示出了不同的正向翻轉電壓所對應的反向擊穿電壓；
[0034]圖7示出了不同的負向翻轉電壓所對應的反向擊穿電壓；
[0035]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例的二極管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]電致阻變效應是一種電介質材料在電場作用下產生可逆的非易失性電阻變化的效應。在很多過渡金屬氧化物等材料中都有發(fā)現(xiàn)了電致阻變效應。近年來備受關注的阻變存儲器就是利用這種具有電致阻變效應的電介質材料的電致阻變效應而工作的。
[0037]電介質材料的電致阻變效應通常可以分為雙極型與單極型兩種，其區(qū)別在于電介質材料是否可以在同一方向的電壓下完成高、低阻態(tài)的相互轉換。如果可以，則稱其為單極型電致阻變；否則，如果只能在兩個相反方向的電壓下才能實現(xiàn)高、低阻態(tài)的相互轉變，則稱其為雙極型電致阻變。
[0038]而本發(fā)明中，利用了這種具有雙極型電致阻變效應的電介質材料，并將其與兩個電極分別構成肖特基接觸，從而形成了一種整流特性可控的二極管。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例提供了一種整流特性可控的二極管，其結構如圖1所示，包括具有雙極型電致阻變效應的電介質材料層300以及第一電極100和第二電極200。其中該電介質材料層300夾在第一、第二電極100和200之間，且被制造成分別與第一、第二電極100和200形成肖特基接觸，從而構成第一、第二肖特基結110和210。第一、第二電極100和200的材料可以相同也可以不同，但其材料必須選擇為使得第一、第二肖特基結110和210的整流方向相反，即兩個肖特基結110和210的整流方向均朝向電介質層或者均朝向電極。
[0040]下面，參照圖2a-圖2c說明本發(fā)明提供的二極管的工作過程。
[0041]具有電致阻變效應的各種材料的電致阻變的機制并不完全一致，本領域研究人員也提出了眾多的阻變機制模型，但基本可以都可以總結成材料中的缺陷(諸如氧空位等)或離子在電場下產生定向移動的結果。而本發(fā)明正是利用了具有雙極型電致阻變效應的電介質材料中缺陷或離子的這種定向移動效應而獲得了整流特性可控的二極管。
[0042]如圖2a所示，當二極管剛剛被制成的初始狀態(tài)下，電介質材料層300內部的缺陷或離子(如圖2a中的空心圓圈所示)在厚度方向上均勻地分布。
[0043]如圖2b所示，當X方向(由第一電極100指向第二電極200)的電壓達到足夠的強度后，電介質材料層300內部的缺陷或離子會在電場下定向移動聚集在電介質材料層300的某一側。對于不同的電解質材料層300而言，其缺陷或離子的極性可能不同，因此其在電場作用下移動的方向也可能不同，在此為了方便地解釋，圖2b中假設缺陷或離子沿X方向移動到電介質材料層300的靠近第二電極200的一側。移動到第二電極200附近的缺陷或離子會破壞第二電極200與電介質材料層300之間形成的第二肖特基結210，而使第二電極200與電介質材料層300成為歐姆接觸。這時，會使另一側的第一肖特基結110的整流特性顯現(xiàn)出來。也就是說，二極管此時表現(xiàn)為第一肖特基結110的整流特性，其整流方向為第一肖特基結110的整流方向。設此時的二極管處于整流狀態(tài)I。
[0044]如圖2c所示，當與X方向相反的y方向(由第二電極200指向第一電極100)的電壓達到足夠的強度后，靠近第二電極200的缺陷或離子會在電場下反向定向移動聚集在電介質材料層300的靠近第一電極100的一側，從而使被破壞的第二肖特基結210恢復為肖特基接觸。而移動到第一電極100附近的缺陷或離子會破壞第一電極100與電介質材料層300之間形成的第一肖特基結110，而使第一電極100與電介質材料層300成為歐姆接觸。這時，會使另一側被恢復的第二肖特基結210的整流特性顯現(xiàn)出來。也就是說，二極管此時表現(xiàn)為第二肖特基結210的整流特性，其整流方向為第二肖特基結210的整流方向。設此時的二極管處于整流狀態(tài)2。
[0045]由于第一肖特基結110和第二肖特基結210的整流方向相反，因此二極管在整流狀態(tài)I和整流狀態(tài)2下的整流方向相反。
[0046]由上述的二極管工作過程可知，本發(fā)明提供的二極管的整流方向是可變的，可通過施加外加電場而翻轉整流方向。例如上文所述，可通過施加y方向的電場而使得二極管由整流狀態(tài)I變成整流狀態(tài)2。當需要二極管工作在整流狀態(tài)I時，對其施加X方向的電場即可實現(xiàn)整流狀態(tài)2到整流狀態(tài)I的轉變。
[0047]在具有電致阻變效應的電介質材料中，缺陷或離子的在各個位置的聚集濃度并不會隨著外加電場的消失而改變，因此本發(fā)明提供的二極管的整流方向的翻轉是非易失的。
[0048]另外，在具有電致阻變效應的電介質材料中，聚集在一起的缺陷或離子也不會在較低的電場下移動。因此，本發(fā)明提供的二極管能夠在較低的電壓下以穩(wěn)定的整流方向工作，而不會發(fā)生整流方向的翻轉。
[0049]上文中，為了方便地解釋，在圖2b中假設缺陷或離子沿X方向移動到電介質材料層300的靠近第二電極200的一側。然而，本領域技術人員通過本說明書公開的內容進行簡單推導即可知，對于相反的情況，即缺陷或離子沿與X方向相反的方向移動到電介質材料層300的靠近第一電極100的一側，二極管的整流方向依然是可控的，只不過這時二極管表現(xiàn)為第二肖特基結210的整流特性。
[0050]總而言之，當對本發(fā)明提供的二極管施加一足夠大的第一翻轉電壓后，電介質材料層300中的缺陷或離子會移動到第一、第二肖特基結其中之一附近并破壞其肖特基接觸，從而使得二極管表現(xiàn)為第一、第二肖特基結中的另一個的整流特性。當需要翻轉整流方向時，對二極管施加另一足夠大的、方向與第一翻轉電壓相反的第二翻轉電壓，即可使第一、第二肖特基結中被破壞的肖特基結恢復其肖特基接觸，并破壞第一、第二肖特基結中另一個的肖特基接觸，從而使二極管的整流方向翻轉。
[0051]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0052]本實施例提供一種二極管，其通過以下步驟制備:
[0053]I)在室溫下，即25°C左右，使用射頻磁控派射在IcmX Icm的方形載玻片襯底I上逐層沉積400nm的ITO (用作底電極層10)、80nm的T12 (用作電介質材料層30)、50nm的ITO (用作頂電極層20)，得到如圖3a所示的結構；
[0054]2)利用紫外光刻和反應離子刻蝕工藝刻蝕頂電極層20和電介質材料層30，形成10X10的二極管陣列，每個二極管為100 μπιΧ 100 μπι的方形，相鄰二極管之間的間距約為900 μ m，這些分立的二極管400如圖3b所示(為清晰起見，圖3b中僅示出3個)，它們共用一個底電極層10。
[0055]其中每一個二極管400的結構如圖3b所示，包括具有雙極型電致阻變效應的電介質材料層300以及第一電極10和第二電極200。其中該電介質材料層300夾在第一、第二電極100和200之間，且電介質材料層300的面積與第二電極200的面積相等。其中電介質材料層300由80nm厚的T12構成，第一電極(底電極)100由400nm厚的ITO構成，第二電極(頂電極)200由50nm厚的ITO構成。
[0056]本發(fā)明提供的二極管的沉積過程優(yōu)選在低溫(溫度范圍從約0°C到約150°C )下進行，這樣更有利于肖特基接觸的形成。然而，針對不同的電極材料和電介質材料，適于形成肖特基結的溫度有所不同，本領域技術人員可以容易地根據(jù)所選擇的電極材料和電介質材料而選擇合適的沉積溫度。
[0057]另外可以理解的是，射頻磁控濺射只是本發(fā)明中用來形成材料層的優(yōu)選沉積方式，本領域技術人員也可以采用其他方式沉積材料層，如使用化學氣相沉積、等離子體氣相沉積、原子層沉積等，并對具體的沉積條件進行適當修改和調整，以滿足實際情況的需要。
[0058]上述二極管制備完成后，電介質材料的電阻通常會很高，不能直接應用，因此通常在使用之前需要經歷一個forming過程，即對其施加不斷增大的某一方向的偏壓，使其出現(xiàn)一個隨電壓增加而電流急劇增大的過程(通常發(fā)生在電壓大于2V時)。Forming完成后，二極管中的電介質材料可具有電致阻變效應。本實施例提供的二極管的Forming的具體過程如下:
[0059]以下均以從頂電極到底電極的方向為正方向，從OV開始對二極管施加逐漸增大的負方向電壓，電壓增大的速率為25mV/50ms。為了防止過電流損傷，在施加電壓的過程中對器件進行1mA的限流保護。在施加電壓增大至-4.5V后，再以上述速率逐漸降低電壓，在電壓降低至OV時停止。
[0060]上述過程的1-V曲線如圖4所示，可以看到器件初始阻值很大，電流很小。在電壓增大至-4.4V左右時，出現(xiàn)了電流急劇增大的情況，由于上述限流保護的作用，電流被穩(wěn)定在10mA。而后在電壓下降的過程中，在-2.8V左右電流會急劇縮小，這種電流急劇減小的現(xiàn)象，可以作為forming成功完成的判據(jù)。
[0061]需要說明的是，本實施例中，forming過程的作用是對二極管進行初始化，使其中的電介質材料具有電致阻變效應。然而，有些電介質材料在制備結束后即具有電致阻變效應，對于這樣的電介質材料，forming過程并非必須的。本領域技術人員可以根據(jù)實際選擇的電介質材料而選擇是否需要進行forming過程。
[0062]為了說明本發(fā)明提供的二極管的整流方向是可控的，對forming后的多個獨立的二極管400中的其中一個進行了電學測試，測試結果如圖5所示。
[0063]如圖5中的所示，“狀態(tài)I”所對應的曲線為forming后的二極管的1-V特性曲線。從該1-V特性曲線中可以明顯地看出，forming后的二極管在-2.5V至+1.2V的低壓范圍內具有整流特性，其整流方向為正方向電壓導通，負方向電壓截止。如圖5中的“狀態(tài)I”曲線所示，二極管在整流狀態(tài)I下，其反向擊穿電壓約為-2.7V。
[0064]然后，在限流1mA的情況下對二極管施加一較大的正方向(與forming電壓方向相反)電壓(3.5V)，可以看到二極管進入了整流狀態(tài)2，其1-V特性曲線如“狀態(tài)2”所對應的曲線所示。從該1-V特性曲線中可以明顯看出，此時二極管在-1.4至+2.3V的低壓范圍內具有整流特性，其整流方向為負方向電壓導通，正方向電壓截止。如圖5中“狀態(tài)2”曲線所示，二極管在整流狀態(tài)2下，其反向擊穿電壓約為+2.5V。
[0065]之后，如果對整流狀態(tài)2下的二極管施加負方向的較大電壓，可以看到，二極管在施加了 -3.5V的較大電壓之后又會回到整流狀態(tài)I。
[0066]上述過程中電壓變化的速率始終為25mV/50ms。
[0067]由圖5所示的測試結果可知，本實施例提供的二極管在forming后，進入了整流狀態(tài)1，此時二極管具有第一整流方向。在施加一個第二方向(與forming電壓方向相反)的較大電壓后，二極管進入了整流狀態(tài)2，此時二極管具有第二整流方向。然后，在施加一個第一方向(與第二電壓方向相反)的較大電壓后，二極管會返回到整流狀態(tài)1，此時二極管翻轉到第一整流方向。之后，在施加一個第二方向的較大電壓后，二極管又會返回到整流狀態(tài)2，此時二極管又會被翻轉回第二整流方向。由此可見，對于本實施例提供的二極管而言，其整流方向是可控的，可通過施加一較大的翻轉電壓而翻轉二極管的整流方向。
[0068]需要說明的是，對于不同的電介質材料和不同的電極材料，其構成的二極管的翻轉電壓因材料的差異會有不同，但本領域技術人員可通過簡單的ι-ν曲線測試而得到能夠使二極管的整流方向翻轉的翻轉電壓的合適的數(shù)值范圍。
[0069]此外，除了整流方向可控外，本發(fā)明提供的二極管的整流特性的可控性還體現(xiàn)在勢皇高低和反向擊穿電壓可控。通過控制翻轉電壓的大小及其施加時間的長短，可改變二極管的勢皇高低和反向擊穿電壓。
[0070]這是因為，二極管的電介質材料層內的缺陷或離子運動的速度和時間可以隨外電場的強度與時間而變化。相應的，電介質材料層兩側界面附近的缺陷或離子的濃度也就可以隨翻轉電壓的強度及其施加時間而變化。
[0071]以如圖2c為例進行說明，翻轉電壓越大，電介質材料層300與第二電極200的界面附近的缺陷或離子的濃度越小。由于肖特基結的反向擊穿電壓會隨著肖特基結界面處的缺陷或離子的濃度的減小而增大，因此翻轉電壓越大，第二肖特基結210的反向擊穿電壓越大，最終表現(xiàn)為二極管的反向擊穿電壓越大。
[0072]同樣地以如圖2c為例進行說明，翻轉電壓的施加時間越長，電介質材料層300與第二電極200的界面附近的缺陷或離子的濃度越小。由于肖特基結的勢皇高度會隨著肖特基結界面處的缺陷或離子的濃度的減小而增大，因此翻轉電壓的施加時間越長，第二肖特基結210的勢皇高度越大，最終表現(xiàn)為二極管的勢皇高度越大。
[0073]因此，通過調控翻轉電壓的大小及其施加時間，可以調整二極管整流時的勢皇高低和反向擊穿電壓等參數(shù)。可以利用這些參數(shù)的變化對二極管所在的應用電路進行更細微的性能調整。一項突出的優(yōu)點是，如果利用此二極管的反向擊穿效應將其作為穩(wěn)壓二極管使用，其穩(wěn)壓值(也就是二極管的反向擊穿電壓值)是靈活可調的。
[0074]在上述實施例提供的二極管處于如圖5所示的狀態(tài)I的情況下，分別利用+2.1V、+1.8V、+1.5V的翻轉電壓來對二極管進行從狀態(tài)I到狀態(tài)2的翻轉，二極管翻轉到狀態(tài)2后1-V曲線分別如圖6中的各條曲線所示。從中可以看到，被+2.1V、+1.8V、+1.5V的翻轉電壓翻轉后的二極管在狀態(tài)2下，其反向擊穿電壓分別為+1.7V、+1.5V、+1.3V。
[0075]另外，在二極管處于上述狀態(tài)2的情況下，分別利用-3.3V、_3.0V,-2.7V、_2.4V的翻轉電壓來對樣品進行從狀態(tài)2到狀態(tài)I的翻轉，二極管翻轉到狀態(tài)I后其1-V曲線如圖7中的各條曲線所示。從中可以看到，被-3.3V、-3.0V、-2.7V、-2.4V的翻轉電壓翻轉后的二極管在狀態(tài)I下，其反向擊穿電壓分別為-2.4V、-2.lV、-1.8V、-1.6Vo
[0076]由此可見，翻轉電壓越大，翻轉后的二極管的反向擊穿電壓越大，通過控制翻轉電壓的大小，可實現(xiàn)對二極管的反向擊穿電壓的調整。
[0077]此外，對本實施例提供的二極管的進一步電學測試表明，翻轉電壓越大，翻轉后的二極管的勢皇越高，翻轉電壓的施加時間越長，翻轉后的二極管的反向擊穿電壓越大、翻轉后的一.極管的勢皇越尚。
[0078]上述電學測試結果表明，本實施例提供的如圖3b中所示其中一個二極管的整流特性可控，在外加翻轉電場的作用下，能夠非易失地改變其整流方向、勢皇高低和反向擊穿電壓的大小。另外，發(fā)明人還對圖3b中所示的其它二極管進行了類似的電學測試，測試結果均相似，表明如圖3b中所示的這種多個獨立的二極管400之間均一性較高，偏差小，性能較為穩(wěn)定。
[0079]除了圖3b中所示的這種結構，根據(jù)本發(fā)明的多個二極管400’還可以采用如圖8所示的這種結構，其中多個二極管400’不但共用底電極層10’，還共用電介質材料層30’，即多個分立的頂電極200’位于連續(xù)的、共用的電介質材料層30’上，通過每個頂電極分別限定與其對應的二極管400’。在這種結構中，對于每個二極管400’而言，其頂電極的面積要小于電介質材料層30’的面積。
[0080]圖8中所示的這種結構的優(yōu)點在于無需對電介質材料層30’進行刻蝕，工藝更簡單，可有效降低制造成本。
[0081 ] 但是發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，這種結構的多個二極管存在性能不穩(wěn)定的缺點。例如，發(fā)明人利用與上述實施例中所述的方法相類似的方法制造了與圖3b中的多個分立的二極管400結構、尺寸相類似的多個二極管400’ (如圖8所示)，其不同之處僅在于電介質材料層30’是連續(xù)的而未被刻蝕，使多個二極管400’共用電介質材料層30’。在對該多個二極管400’的電學測試中發(fā)現(xiàn)，這種頂電極面積小于電介質材料層30’面積的二極管的性能穩(wěn)定性稍差。這是因為，在利用電場對單個器件的頂電極下方電介質材料的缺陷或離子濃度分布進行調整后，周圍區(qū)域的電介質中的缺陷或離子會在擴散作用影響下在再次改變頂電極下方的電介質層中的缺陷或離子濃度分布，這種改變的持續(xù)時間和速度都難以預測和控制。
[0082]因此在成本允許的前提下，優(yōu)選使用電極的面積比例盡可能大的二極管結構，例如頂、底電極/電介質材料層的面積比均大于70%的二極管，更優(yōu)選為電極/電介質材料層的面積比為100% (例如圖1中所示的第一電極100/電介質材料層300，以及第二電極200/電介質材料層300，又例如圖3b中所示的頂電極200/電介質材料層300)，或大于100% (例如圖3b中所示的底電極10/電介質材料層300)。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，其中電介質材料層300的材料可為例如Ti02、Mg0、Zn0、CuOx, ZrO2, Al2O3的簡單氧化物，可以是諸如摻雜的 LaCaMnO、Pr i xCaMnO、SrT13, SrZr0j9復雜氧化物等、以及其他具有電致阻變效應的氮化物、硫化物及有機材料等。優(yōu)選地，電介質材料層為T12層或MgO層，最優(yōu)選為T1 2層。
[0084]根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，其中底電極層100和頂電極層200均可由導電材料來構成，如各類金屬材料:Au、Pt、Al、Ag、Cu、W等；也可以由各種導電化合物構成，如IT0、FT0，或 T1、Al、S1、Mo、Cr、Nb、Co、Fe、Pd、Ag、Au、Pt 的導電氮化物。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，如上述本發(fā)明所述的底電極層100、頂電極層200以及位于底電極層100和頂電極層200之間的金屬氧化物介質層300可以采用濺射的PVD (物理氣相沉積)、ALD (原子層沉積)、CVD (化學氣相沉積)、等離子氣相沉積等工藝來制造，而厚度可以從及納米到幾微米之間。
[0086]綜上，本發(fā)明利用了有雙極型電致阻變效應的電介質材料層以及可以與之形成良好肖特基接觸的電極材料，提供了一種整流特性可控的二極管及其制備和操作方法。這種二極管可以在外加翻轉電場的作用下，非易失地改變其整流方向、勢皇高低和反向擊穿電壓的大小，從而使這一器件可以靈活的應用于各種整流與穩(wěn)壓電路。并且如果在應用過程中對器件進行適當?shù)碾娂?，可以方便的改變整個電路的特性，使之可以調整至符合多種電學應用，極大的拓展了現(xiàn)有的電路設計方法，可以靈活的用于各種整流、穩(wěn)壓、濾波電路。另外，由于本發(fā)明的器件結構簡單，可以方便的應用于各種集成電路。
[0087]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種二極管，包括: 第一電極和第二電極； 電介質材料層，位于所述第一電極和第二電極之間，所述電介質材料具有雙極型電致阻變效應； 其中所述第一電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸，構成第一肖特基結；所述第二電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸，構成第二肖特基結， 其中，所述第一肖特基結的整流方向與所述第二肖特基結的整流方向相反。2.根據(jù)權利要求1所述的二極管，其中所述電介質材料層包括內部缺陷或離子，其在電場下定向移動聚集在所述電介質材料層的一側。3.根據(jù)權利要求1所述的二極管，其中，所述二極管在被施加第一方向的翻轉電壓后，所述第二肖特基結被破壞，所述二極管呈現(xiàn)為所述第一肖特基結的整流特性；以及在被施加第二方向的翻轉電壓后，所述第一肖特基結被破壞，所述二極管呈現(xiàn)為所述第二肖特基結的整流特性。4.根據(jù)權利要求1所述的二極管，其中，所述二極管在被施加第一方向的翻轉電壓后，具有第一整流方向；以及在被施加第二方向的翻轉電壓后，具有第二整流方向。5.根據(jù)權利要求1所述的二極管，其中，所述第一電極和第二電極至少其中之一的面積與所述電介質材料層的面積的比例大于等于70%。6.根據(jù)權利要求1所述的二極管，其中，所述第一電極和第二電極的面積各自與所述電介質材料層的面積的比例均大于等于70%。7.—種制造根據(jù)權利要求1所述的二極管的方法，包括: 形成第一電極； 在所述第一電極上沉積電介質材料層，使電介質材料層與所述第一電極呈肖特基接觸； 在電介質材料層上沉積第二電極，使第二電極與所述電介質材料層呈肖特基接觸。8.根據(jù)權利要求7所述的制造方法，其中所述制造方法在0°C到150°C下進行。9.一種根據(jù)權利要求1所述的二極管的操作方法，包括: 對所述二極管施加第一方向的翻轉電壓，使所述二極管具有第一整流方向；或 對所述二極管施加第二方向的翻轉電壓，使所述二極管具有第二整流方向。10.根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括，當需要增加所述二極管的反向擊穿電壓和勢皇時，增大第一方向或第二方向的翻轉電壓，或增加第一方向或第二方向的翻轉電壓的施加時間。
【文檔編號】H01L21/329GK106033780SQ201510102940
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月9日
【發(fā)明人】孟慶宇, 趙宏武, 毛奇, 朱科建, 林偉堅
【申請人】中國科學院物理研究所