[实用新型]一种基于钙钛矿双栅碳纳米管铁电存储器

说明书

技术领域

本实用新型属于存储器技术领域，具体涉及一种基于钙钛矿双栅碳纳米管铁电存储器。

背景技术

目前用作铁电存储器电极材料主要是高功函数的金属电极Pt，然而Pt作为栅极和源漏电极，由于它的附着力和晶格失陪较大，影响了BNT的抗疲劳性能及铁电性能和CNTs导电性能，使得铁电存储器的抗疲劳和保持性能损失严重。并且，目前的CNTs阵列的制备方法复杂，需要对基片预先图案化处理，且很难得到定位、定向的大面积尺寸上的规则有序碳纳米管阵列。这些制备方法还对对铁电薄膜的性能影响较大，因此进一步影响了铁电存储器的抗疲劳和保持性能。

实用新型内容

为解决以上技术存在的问题，本实用新型提供一种器件尺寸小、器件功耗少、器件抗疲劳和保持性能的能力强的基于钙钛矿双栅碳纳米管铁电存储器。

其技术方案为：

一种基于钙钛矿双栅碳纳米管铁电存储器，包括衬底层、栅电极、铁电绝缘层、碳纳米管条纹阵列、源电极和漏电极，所述衬底层上设置有栅电极，栅电极上设置有铁电绝缘层，铁电绝缘层上设置有碳纳米管条纹阵列，碳纳米管条纹阵列上设置有源电极和漏电极。

进一步，所述衬底层的材料为金属硅。

进一步，所述栅电极包括第一层栅电极和第二层栅电极，第一栅电极的材料为pt，第二栅电极的材料为钙钛矿结构的LaNiO3。

进一步，所述铁电绝缘层的材料为(Bi,Nd)4Ti3O12。

进一步，所述源电极和漏电极的材料是钙钛矿结构的LaNiO3。

衬底层是铁电存储器的第一层，衬底层为Si材料，是整个器件的基底并且与大规模集成电路相兼容层。

栅电极是铁电存储器的第二层，栅电极是通过激光脉冲沉积在衬底层上的，栅电极由高金属功函的Pt和准立方钙钛矿结构LaNO3相结合。采用Pt和LaNiO3作为栅电极，能有效的稳定BNT的铁电性能，减少BNT中氧空位对铁电存储器抗疲劳和保持性能的损耗。

铁电绝缘层是铁电存储器的第三层，铁电绝缘层是利用激光脉冲沉积在第二层栅电极上的，铁电绝缘层是铁电薄膜BNT材料，BNT在这里既是整个器件的绝缘层，有效阻止电流从上往下泄漏；又是整个存储器拥有存储效果的关键，根据铁电绝缘层极化的电滞回线调控沟道载流子而产生存储效果。

碳纳米管条纹阵列形成沟道层，沟道层是铁电存储器的第四层，碳纳米管条纹阵列是侵泡在浓度为10mg/L的SWCNT/DCE悬浮液中直接衍生的，沟道层作用是提供沟道载流子，通过电场调控运输从而产生电流。

铁电存储器的第五层和第六层导电源电极和漏电极为LaNiO3材料，导电源电极和漏电极是利用激光脉冲沉积在沟道层上的，作用是能稳定和更好的接触碳纳米管条纹阵列的导电电极。

本实用新型的有益效果：

1.本发明制备的双栅碳纳米管场效应晶体管存储器在室温下具有比较高的载流子迁移率、开关电流比、存储窗口、抗疲劳性能和保持时间，是一种理想的铁电存储器件。

2．通过改变制备条件，可以控制铁电薄膜的厚度和碳纳米管的结构，从而影响器件的操作电压和存储性能。

3．利用本发明制备的铁电碳纳米场效应晶体管存储器与传统的硅基地相比，制备工艺简单，成本低廉。

4．本发明制备的铁电碳纳米场效应晶体管存储器与氧化物半导体沟道层的场效应晶体管存储器相比，碳纳米管具有很高的载流子迁移率，降低了器件的操作电压，提高了器件的存储性能。

5．本发明制备的铁电碳纳米场效应晶体管存储器与有机场效应晶体管存储器相比，有机场效应晶体管存储器的迁移率在高温下降低。而碳纳米管的迁移率在高温下性能影响较小，因此铁电碳纳米场效应晶体管存储器在高温下具有优良的性能和可靠性。

附图说明

图1为铁电存储器分层结构示意图；

其中，1-衬底层，2-栅电极，21-第一层栅电极，22-第二层栅电极，3-铁电绝缘层，4-碳纳米管条纹阵列，5-源电极，6-漏电极。

具体实施方式

一种基于钙钛矿双栅碳纳米管铁电存储器，包括衬底层1、栅电极2、铁电绝缘层3、碳纳米管条纹阵列4、源电极5和漏电极6，所述衬底层1上设置有栅电极2，栅电极2上设置有铁电绝缘层3，铁电绝缘层3上设置有碳纳米管条纹阵列4，碳纳米管条纹阵列4上设置有源电极5和漏电极6。

所述衬底层1的材料为金属硅。

所述栅电极2包括第一层栅电极21和第二层栅电极22，第一栅电极的材料为pt，第二栅电极2的材料为钙钛矿结构的LaNiO3。