[发明专利]铁电存储单元的制备方法

说明书

本发明提供了一种铁电存储单元，包括：下电极；形成于所述下电极上的铁电介质层；以及形成于所述铁电介质层上的上电极；其中，所述铁电介质层为LaMn₃Cr₄O₁₂薄膜。本发明还提供了一种在硅衬底制备所述铁电存储单元的方法，包括：在硅衬底上通过热氧化生成一层二氧化硅；在二氧化硅层上通过溅射或者电子束蒸发形成下电极；以LaMn₃Cr₄O₁₂为靶材，在下电极上通过脉冲激光沉积或者溅射形成铁电介质层；在铁电介质层上通过溅射或者电子束蒸发形成上电极。所述铁电存储单元具有速度快、功耗低、耐腐蚀、耐高温、寿命长、与反铁磁有序耦合且磁场可调控等优点。

技术领域

本发明涉及存储器领域，具体涉及一种基于铁电存储单元的制备方法。

背景技术

非挥发性存储器具有在无电源供应时仍能保持数据信息，在数据存储领域具有广泛的应用。铁电存储器(FeRAM)是一种利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储的存储器结构。铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态，当外加电场移走后，中心原子会保持在该位置上。因此铁电存储器保持数据不需要电压，也不需要周期性刷新，是一种非挥发性存储器。铁电存储器具有更快的读写速度，更低的功耗以及几乎无限次的擦写次数，具有广泛应用前景。Pb(Zr_1-xTi_x)O₃(PZT)和SrBi₂Ta₂O₉(SBT)薄膜是目前铁电存储器应用最多的两种铁电薄膜材料，使用新的铁电材料是进一步改善铁电存储器性能的一个重要途径。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铁电存储单元的制备方法。

第三方面，本发明提出了一种制备所述的铁电存储单元的方法，包括：

在硅衬底上通过热氧化生成一层二氧化硅；

在二氧化硅层上通过溅射或者电子束蒸发形成下电极；

以LaMn₃Cr₄O₁₂为靶材，在下电极上通过脉冲激光沉积或者溅射形成铁电介质层；

在铁电介质层上通过溅射或者电子束蒸发形成上电极。

优选地，所述LaMn₃Cr₄O₁₂靶材的制备方法包括：

将La₂O₃(99.99％)、Mn₂O₃(99.99％)和Cr₂O₃(99.99％)按化学计量比1:3:4混合均匀得到原料混合物；

将所述原料混合物研磨30-90分钟；

将研磨后的原料混合物装入金或铂金胶囊中密封；

在六面顶压机中进行高压温高压合成，合成压力为6-10GPa，合成温度为900-1100℃，保温30-60分钟后淬火至室温。

优选地，所述金或铂金胶囊的直径为2-10mm，长度为2-10mm，壁厚为1-2mm。

优选地，所述上电极为Pt、Al、Ni、Ti、Cu、Au、Poly-Si中的一种或者多种组成的合金，所述下电极为Pt、Al、Ni、Ti、Cu、Au、Poly-Si 中的一种或者多种组成的合金。

优选地，所述铁电存储单元的工作温度低于170K。

优选地，所述铁电介质层的极化和反铁磁有序耦合。

优选地，磁场可调控铁电介质层的电极化强度。