[发明专利]非线性忆阻器

权利要求书

1.一种非线性忆阻器，包括：

底电极；

顶电极；

在所述底电极和所述顶电极之间的绝缘体层，所述绝缘体层包括金属氧化物；

在所述绝缘体层内的切换通道，所述切换通道由所述底电极向所述顶电极延伸；和

在所述切换通道和所述顶电极之间的金属-绝缘体-过渡材料的纳米帽层，

其中所述顶电极包括与所述金属-绝缘体-过渡材料中的金属相同的金属。

2.根据权利要求1所述的非线性忆阻器，其中所述绝缘体层包括选自由TaO_x和HfO_y组成的组中的金属氧化物，其中x在2至2.5的范围内，y在1.5至2的范围内。

3.根据权利要求1所述的非线性忆阻器，其中所述切换通道为具有比所述绝缘体层包括的金属氧化物更少氧的相。

4.根据权利要求3所述的非线性忆阻器，其中所述绝缘体层为TaO_x，其中x在2至2.5的范围内，并且其中所述切换通道为具有过饱和氧的Ta-氧固溶体。

5.根据权利要求3所述的非线性忆阻器，其中所述绝缘体层为HfO_x，其中x在1.5至2的范围内，并且其中所述切换通道为具有过饱和氧的Hf-氧固溶体。

6.根据权利要求1所述的非线性忆阻器，其中所述纳米帽层的金属-绝缘体-过渡材料为在切换时刻也尽可能导电的金属的高阶氧化物。

7.根据权利要求6所述的非线性忆阻器，其中所述纳米帽层的金属-绝缘体-过渡材料为VO₂并且所述顶电极为V或VO_x，其中0<x<2。

8.根据权利要求6所述的非线性忆阻器，其中所述纳米帽层的金属-绝缘体-过渡材料为NbO₂并且所述顶电极为Nb或NbO_x，其中0<x<2。

9.根据权利要求6所述的非线性忆阻器，其中所述纳米帽层的金属-绝缘体-过渡材料为Ti₃O₅或Ti₂O₃并且所述顶电极为Ti或TiO_x，其中0<x<1.5。

10.根据权利要求1所述的非线性忆阻器，其中所述切换通道具有小于100nm的宽度并且所述纳米帽层具有小于50nm的厚度。

11.根据权利要求1所述的非线性忆阻器，其中所述底电极选自由铂、铝、铜、金、钼、铌、钯、钌、氧化钌、银、钽、氮化钽、氮化钛、钨和氮化钨组成的组。

12.形成权利要求1所述的非线性忆阻器的方法，包括：

提供底电极；

在所述底电极上形成绝缘体层；

在所述绝缘体层上形成顶电极；和

在所述绝缘体层中形成切换通道并且在所述切换通道的顶部上形成所述纳米帽层。

13.根据权利要求12所述的方法，其中通过电操作方法形成所述切换通道和所述纳米帽层，所述电操作方法包括施加电压扫描/脉冲与有限电流。

14.根据权利要求13所述的方法，其中通过电铸方法形成所述切换通道和所述纳米帽层。

15.一种交叉杆，包括近似平行的第一纳米线的阵列和近似平行的第二纳米线的阵列，所述第一纳米线的阵列以非零角与所述第二纳米线的阵列交叉，第一纳米线与第二纳米线的各交叉位置形成接合点，在各接合点处具有权利要求1所述的非线性忆阻器，所述非线性忆阻器夹在第一纳米线和第二纳米线之间。