[发明专利]一种阻变存储元件及其制备方法

权利要求书

1.一种阻变存储元件，其特性是，其异质结构层形式为Ag/a-IGZO/Pt或Ag/a-IGZO/Au，其中的a-IGZO层为非晶的IGZO阻变存储层，Ag层为上电极层；

所述非晶的IGZO阻变存储层的化学式为In-Ga-Zn-O。

2.根据权利要求1所述的阻变存储元件，其特征是，所述非晶的IGZO阻变存储层中In、Ga、Zn原子的摩尔比为1∶1∶1。

3.根据权利要求1或2所述的阻变存储元件，其特征是，所述非晶的IGZO阻变存储层的厚度为30~2000nm。

4.一种权利要求1所述阻变存储元件的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：

a）将Pt/Ti/SiO₂/Si基片或Au/Ti/SiO₂/Si基片依次置于丙酮和酒精中超声清洗，然后放入去离子水中超声清洗，用高纯氮气吹干后备用；将In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO粉末以摩尔比1∶1∶2均匀混合后，经球磨、烧结，制成IGZO陶瓷靶材备用；

b）在射频磁控溅射沉积制膜系统的生长室中，将所述Pt/Ti/SiO₂/Si基片或Au/Ti/SiO₂/Si基片安装在衬底台上，将所述IGZO陶瓷靶材安装在靶台上；将生长室抽真空至0.5~2.0×10^-4Pa，然后通入氩气与氧气的混合气体使生长室内的动态平衡气压为0.1~1.5Pa，在所述Pt/Ti/SiO₂/Si基片的Pt膜或Au/Ti/SiO₂/Si基片的Au膜上沉积a-IGZO阻变存储层，沉积厚度为30~2000nm，然后在氧气气氛下对所述a-IGZO阻变存储层进行退火，退火温度为500~800℃，退火时间为30min，制得a-IGZO/Pt异质结构层或a-IGZO/Au异质结构层；

c）在直流磁控溅射沉积制膜系统的生长室中，将上电极Ag靶材安装在生长室的靶台上，将所述a-IGZO/Pt异质结构层或a-IGZO/Au异质结构层安装在衬底台上，然后抽真空至0.5~2.0×10^-4Pa，然后通入氩气与氧气的混合气体使生长室内的动态平衡气压为1~5Pa，在所制得a-IGZO/Pt异质结构层或a-IGZO/Au异质结构层的a-IGZO阻变存储层上沉积50~500nm厚的Ag上电极层，形成Ag/a-IGZO/Pt异质结构层或Ag/a-IGZO/Au异质结构层。

5.根据权利要求4所述阻变存储元件的制备方法，其特征是，a）步所述Pt/Ti/SiO₂/Si基片的Pt膜或所述Au/Ti/SiO₂/Si基片的Au膜的厚度为50nm~1μm。

6.根据权利要求4所述阻变存储元件的制备方法，其特征是，a）步所述IGZO陶瓷靶材的具体制备条件为：将In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO粉末以摩尔比1∶1∶2均匀混合后，球磨12~36h，然后在1200~1600℃下烧结5~24h即可。

7.根据权利要求4所述阻变存储元件的制备方法，其特征是，b）步中，所通入氩气和氧气的混合气体中，氩气与氧气的流量分别为50sccm、25sccm；c）步中，所通入氩气和氧气的混合气体中，氩气与氧气的流量分别为50sccm、25sccm。

8.根据权利要求4所述阻变存储元件的制备方法，其特征是，c）步中，所述Ag上电极层是通过在所述a-IGZO/Pt异质结构层或a-IGZO/Au异质结构层上放置掩膜版制成的直径50μm~0.3mm圆形电极。

9.根据权利要求4所述阻变存储元件的制备方法，其特征是，b）步所述沉积a-IGZO阻变存储层时，射频磁控溅射的具体条件为：溅射功率60~150W，溅射距离4~6cm；c）步所述沉积Ag上电极层时，直流磁控溅射的具体条件为：溅射功率10~100W，溅射距离4~6cm。