[发明专利]一种提高宇航抗辐射存储器存储密度的方法及存储器

说明书

本发明公开了一种提高宇航抗辐射存储器存储密度的方法及存储器，将存储单元与存储器CMOS的漏极连接，存储单元为三层结构，分别为铂电极层、氧化镍存储层及铂电极层；氧化镍存储层中的氧化镍呈多晶态；加载电场和/或磁场可以实现存储器的多态稳定存储，实现了存储态的扩展，显著提高宇航抗辐射存储器的存储密度。

技术领域

本发明涉及信息存储技术领域，具体涉及一种提高宇航抗辐射存储器存储密度的方法及存储器。

背景技术

存储器作为宇航电子产品中的核心器件之一，主要完成程序存储、数据缓存等功能。在卫星、航天飞机、空间站等飞行器中，存储器等电子系统需要长时间工作在复杂的空间辐射环境中，辐射环境中的不同粒子对存储器产生两类影响，一是总剂量辐射效应，二是单粒子辐射效应。两种效应都会在存储器内部产生缺陷，使器件的性能慢慢退化，最终导致电路和系统的逻辑功能发生错误，严重时可能会造成系统的永久损坏。

SRAM、DRAM、PROM、E²PROM和FLASH是常规的几种存储器，受辐射影响情况如表1所示，可以发现，这几类常规存储器都易受到辐射的影响。对此，以阻变随机存储器、相变随机存储器等为代表的新体制抗辐射存储器慢慢涌现出来，其抗辐射机理主要是信息存储不再依靠电荷存储。

据报道，NASA已将新体制抗辐射存储器的部分产品应用于空间计算机RAD750TM的使用，抗辐照总剂量达到2M rad(Si)。阻变随机存储器作为新体制抗辐射存储器之一，具有结构简单、非易失性、可高度集成、擦写电压低、工作速度快、抗辐照性强、功耗低、可与传统CMOS工艺兼容等优点，它与传统介质的抗辐射指标对比如表1所示，阻变随机存储器表现出了良好的抗辐射能力。

表1存储介质抗辐射指标对比表

由于抗辐射存储器在宇航应用时更青睐小尺寸、低重量、灵巧化，所以高密度存储是重点研究的方向之一。目前，实现存储器高密度存储的方法主要分为三种：缩小存储单元尺寸、3D堆叠集成以及多值存储。

(1)对于缩小存储单元尺寸的方法，主要是通过提升工艺加工水平，不断降低各个局部结构的体积，从实际应用考虑，如果一味的通过降低器件尺寸来实现小型化，制造工艺的成本会非常高，同时，体积过小会产生微观效应，不利于存储器的稳定存储。

(2)对于3D堆叠集成的方法，相关的研究工作虽然取得了一些成果，但是由于制备工艺不够成熟，投入成本比较高，在商业推广的前景不容乐观。

(3)对于多值存储的方法，目前已报导的手段只有两种。一是，通过改变置位过程中限制电流的大小实现多阻态切换；二是，通过改变复位过程中的电压大小实现多阻态的切换。没有公开利用电磁调控手段实现存储器高密度存储的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高宇航抗辐射存储器存储密度的方法及存储器，可以实现存储器的多态稳定存储，提升了存储密度。

本发明的具体实施方案如下：

一种提高宇航抗辐射存储器存储密度的方法，将存储单元与存储器CMOS的漏极连接，存储单元为三层结构，分别为铂电极层、氧化镍存储层及铂电极层；所述氧化镍存储层中的氧化镍呈多晶态；

加载电场和/或磁场以改变存储单元的存储态，电场方向垂直于铂电极层，磁场方向平行于铂电极层。

进一步地，根据电场与存储态的对应关系，实现一个存储点上八个存储态的变化；根据磁场与存储态的对应关系，实现一个存储点上两个存储态的变化；根据电场和磁场与存储态的对应关系，实现一个存储点上十六个存储态的变化。

进一步地，氧化镍存储层制备时工艺参数满足：激光脉冲沉积腔体内氧压范围为1.0～1.5Torr；激光脉冲沉积腔体内温度范围为450～500℃；氧化镍存储层厚度为250～300nm。