[发明专利]非易失性存储元件及包括其的存储装置

权利要求书

1.一种非易失性存储元件，所述非易失性存储元件包括：

第一电极；

第二电极；

第一缓冲层，设置在第一电极和第二电极之间；

第二缓冲层，设置在第二电极和第一缓冲层之间；

存储层，设置在第一缓冲层和第二缓冲层之间，存储层具有电阻变化特性。

2.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，第一材料层包括第一金属氧化物。

3.根据权利要求2所述的非易失性存储元件，其中，第一金属氧化物包括Ta氧化物、Zr氧化物、氧化钇稳定氧化锆、Ti氧化物、Hf氧化物、Mn氧化物、Mg氧化物和这些氧化物的组合中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的非易失性存储元件，其中，第一金属氧化物包括TaO_x，这里，x满足0＜x＜2.5。

5.根据权利要求2所述的非易失性存储元件，其中，第二材料层包括第二金属氧化物。

6.根据权利要求5所述的非易失性存储元件，其中，第二金属氧化物包括Ta氧化物、Zr氧化物、氧化钇稳定氧化锆、Ti氧化物、Hf氧化物、Mn氧化物、Mg氧化物和这些氧化物的组合中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，第二材料层的氧浓度高于第一材料层的氧浓度。

8.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，第二材料层的氧迁移率与第一材料层的氧迁移率相等或大于第一材料层的氧迁移率。

9.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，存储层的电阻变化特性是由离子物种在第一材料层和第二材料层之间的移动引起的。

10.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，第一材料层的厚度为从1nm至100nm，

其中，第二材料层的厚度为从1nm至50nm，

其中，第一材料层的厚度大于第二材料层的厚度。

11.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，第一缓冲层和第二缓冲层中的至少一个包括原子间结合能大于存储层的原子间结合能的材料。

12.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，第一缓冲层包括增加存储层和第一电极之间的势垒的材料，和/或第二缓冲层包括增加存储层和第二电极之间的势垒的材料。

13.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，第一缓冲层和第二缓冲层中的至少一个包括具有高于存储层的电阻率的电阻率的材料。

14.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，第一缓冲层接触第一材料层，第二缓冲层接触第二材料层。

15.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，第一缓冲层和第二缓冲层中的至少一个包括Al氧化物、Si氧化物、Si氮化物、Zr氧化物、Hf氧化物和它们的组合中的至少一种。

16.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，第一缓冲层和第二缓冲层具有小于10nm的厚度。

17.根据权利要求16所述的非易失性存储元件，其中，存储层包括第一材料层和第二材料层，

其中，第一材料层的厚度为从5nm至50nm，

其中，第二材料层的厚度为从5nm至20nm，

其中，第一材料层的厚度大于第二材料层的厚度。

18.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括Pt、Ir、Pd、Au、Ru、Ti、Ta、TiN、TiW、TaN、W、Ni、导电氧化物和它们的组合中的至少一种。

19.一种包括根据权利要求1所述的非易失性存储元件的存储装置。

20.根据权利要求19所述的存储装置，所述存储装置还包括连接到所述非易失性存储元件的开关元件。