[发明专利]一种阻变存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储器领域。具体地，本发明涉及一种具有电致电阻效应的存储器及其制备方法。

背景技术

自20世纪初发现了透明导电氧化物薄膜以来，透明电子器件一直是光电子技术发展的主要方向之一。由于透明导电氧化物薄膜在可见光区具有高透明性，可以广泛应用于平面显示器件、触摸控制器件、太阳能电池器件、光电开关器件、发光二极管、电致变色器件等领域。显然，理想的透明电子器件，即全透明性的电子器件，要求构成器件的每一个组成部分都具有良好的透明性。目前，通过使用具有高透明性和高导电率的材料，在某些器件单元上，如薄膜二极管(TFT)，已经实现了透明化，部分器件已经应用于平面显示器、电致发光器件和太阳能光伏等系统中。然而，作为电子器件的重要组成部分的非易失性存储器，无论是传统的基于Si材料的闪速存储器，还是正处在开发阶段的新型非易失性存储器，如铁电存储器(FRAM)、磁存储器(MRAM)和相变存储器(PRAM)等，由于受其制备材料的限制(带隙＜3.1eV)，都还不具备透明性的特性，从而限制了其在透明性电子器件中的应用，进而不利地影响了透明性电子器件的进一步发展。

近年来，国内外的研究人员在一系列氧化物材料中开发了一种新型存储器，称为阻变存储器(RRAM)。当电流或电压作用在由电极和所述氧化物构成的这种存储器上时，该器件的电阻值会发生几个量级的改变，并且所得到的电阻状态在外电场去除后可以保持下来。利用这种类型材料的这种物理特性可以进行信息存储，例如高阻态可以用来存储信息“0”，低阻态可以用来存储信息“1”，反之亦然。相对于其它非易失性存储器，RRAM具有制备简单、擦写速度快度、存储密度高等优点。目前人们已经发现了多种过渡族金属氧化物材料具备制备RRAM的潜力，如金属掺杂的锰酸盐、金属掺杂的钛酸盐、NiO、TiO₂、CuO_x、FeO_x、ZrO₂、CoO、ZnO、MoO_x、MnO_x等。这种新型的存储技术为开发透明非易失存储器提供了良好的前景。

但是，由这些材料形成的阻变存储器存在一些缺点和不足，主要在于这样的阻变存储器的透明性较差，并且电阻状态在高温下不稳定。

因此，需要一种电阻状态在高温下依然稳定的电致阻变存储器。

另外，还需要一种全透明的电致阻变存储器。

发明内容

针对上述目的，本发明提供了一种阻变存储器，其包括绝缘衬底、在该绝缘衬底上的底电极，在该底电极上的WO_x薄膜，其中x的范围为2≤x≤3，和在该WO_x薄膜上的顶电极。

所述绝缘衬底采用透明绝缘材料，例如石英玻璃、SrTiO₃单晶、LaAlO₃单晶、Al₂O₃单晶材料、透明的有机材料聚醚砜树脂(PES)等；也可以为非透明材料，例如Si。

所述底电极和顶电极可以分别为透明导电薄膜，例如可以是氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、氧化锌铝(AZO)、锡酸盐(M₂SnO₄，M＝Zn、Cd)、SnO₂、In₂O₃、Ga掺杂In₂O₃、亚铜氧化物(CuMO₂，M＝Al、Ga、Sr)、Nb掺杂TiO₂等；也可以分别为非透明导电材料，例如Ag、Au、Cu、Al、W等金属材料。

所述WO_x薄膜为单相多晶结构，且WO_x薄膜的厚度为10-1000nm。

本发明还提供了一种制备上述阻变存储器的方法，所述方法包括以下步骤：

1)提供绝缘衬底；

2)在该绝缘衬底上制备底电极；

3)在底电极上制备WO_x薄膜，其中x的范围为2≤x≤3；

4)在该WO_x薄膜上制备顶电极。

对底电极和顶电极的制备步骤可以利用溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法或电子束蒸发法等方法来实施；对于氧化钨WO_x薄膜的制备步骤可以利用溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法或热氧化等方法来实施。