[发明专利]非易失性存储元件和包括其的存储装置

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；

存储层，设置在第一电极和第二电极之间，

其中，存储层包括供氧层和氧化物层，氧化物层具有多个陷阱能级，存 储层具有电阻变化特性，

其中，氧化物层的氧浓度沿氧化物层的厚度方向逐渐地或区域性地改变， 使得氧化物层的氧浓度随着与第二电极靠近而增大。

2.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，供氧层包括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氧化物和它们的组合中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，供氧层包括TaO_x， x<2.5。

4.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，氧化物层包括具有 多个氧化态的氧化物。

5.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，氧化物层包括Zr 氧化物、Mn氧化物、Fe氧化物、Mo氧化物、Nb氧化物、W氧化物、Ln氧 化物和它们的组合中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，氧化物层包括Zr 氧化物。

7.根据权利要求6所述的非易失性存储元件，其中，供氧层包括Ta氧 化物。

8.根据权利要求6所述的非易失性存储元件，其中，用Y、Sc、Ca和 La中的至少一种来掺杂氧化物层。

9.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，氧化物层具有范围 从5nm至30nm的厚度。

10.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，所述非易失性存储元件 还包括在第一电极和存储层之间的反应抑制层。

11.根据权利要求10所述的非易失性存储元件，其中，反应抑制层包括 氧化铝、氧化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铪和它们的组合中的至少一种。

12.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 电极中的至少一个由非贵金属形成。

13.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Ru、Ni、W、Al、TiN和它们的组合中的至少一种。

14.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、Al、导电氧化物和它们的组合中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，其中，电阻变化特性由 离子物种在供氧层和氧化物层之间的移动而产生。

16.根据权利要求15所述的非易失性存储元件，其中，离子物种为氧离 子。

17.一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。

18.根据权利要求17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。

19.一种交叉点存储装置，所述交叉点存储装置包括：

多条第一导线，平行地布置；

多条第二导线，平行地布置，并与多条第一导线交叉以在多条第一导线 与多条第二导线之间形成多个第一交叉点；

多个第一存储单元，多个第一存储单元中的每个设置在多条第一导线中 的一条和多条第二导线中的一条之间的相应的第一交叉点处，

其中，多个第一存储单元中的每个包括第一存储层，第一存储层包括第 一供氧层和第一氧化物层，第一氧化物层包括多个陷阱能级，第一存储层具 有电阻变化特性，

其中，第一氧化物层的氧浓度沿第一氧化物层的厚度方向逐渐地或区域 性地改变，使得第一氧化物层的氧浓度随着与相应的第二导线靠近而增大。