[实用新型]一种基于GeTe的双功能器件

说明书

本实用新型公开了一种基于GeTe的双功能器件，所述器件包括三层结构：顶电极、薄膜介质层和底电极。所述顶电极为W；所述薄膜介质层为GeTe薄膜；所述底电极的材料为选自ITO、FTO、ZTO、TaN或者TiN中的任一种。本实用新型通过控制操作电流的大小使GeTe薄膜介质层发生不同的阻态切换从而实现常规阻变功能或互补型阻变功能。另外，本实用新型提出的双功能器件的常规阻变功能可用作常规记忆存储元件，互补型阻变功能可以有效解决阻变存储器十字交叉阵列中的电流串扰问题，通过合理地控制操作电流的大小，将两种功能相互转换，大大提高了器件的应用范围。

技术领域

本实用新型涉及新型微纳电子材料及功能器件领域，具体涉及一种基于GeTe的双功能器件。

背景技术

电阻式随机存储器(RRAM)因为其简单的器件结构、优异的扩展性、高的开关速度和卓越的数据保持能力被认为是下一代非易失存储器(NVM)的候选者之一。RRAM与互补金属氧化物半导体(CMOS)技术具有良好的兼容性，因而容易构建十字交叉阵列(CrossbarArray)3D结构来实现高密度存储。然而这种结构的主要缺点之一是相邻存储单元容易存在交叉串扰的问题，特别是在低阻态读取时更加严重。该问题有可能导致存储器寻址和读取错误，还会增加功耗并限制十字交叉阵列的集成度。解决交叉串扰问题的一个可行的方案是将RRAM与选择元件如二极管、晶体管或选通管进行串联，并已展开了相关研究。然而这种增加整流器件的方式无疑会降低存储密度和提高工艺复杂性。

互补型阻变存储器(Complementary Resistive Switching Memory，CRS)可以在不增加额外整流器件的情况下有效解决交叉串扰的问题。互补型阻变存储器具有两个极性相反的高阻状态，分别可以设置成“1”或“0”状态，当施加读取电压读取器件的存储状态时，“0”状态依旧保持而“1”状态会被SET而转变成低阻态，由于这个读取是破坏性的，所以需要施加一个反向写电压重新把器件写成“1”状态。互补型阻变存储器存储的不是电阻大小的变化而是器件高阻态的变化情况，低阻态只出现在读取过程中，因而“1”或“0”状态都表现出高阻态，所以互补型阻变存储器能够抑制十字交叉阵列在读取中的电流串扰问题。此外，由于没有附加的整流器件，互补型阻变存储器仍然能够保持4F²的理论最小单元面积，因此是一种有竞争力的保持阻变存储器高密度的串扰电流解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于GeTe的双功能器件，本实用新型提出的双功能器件可通过限制高低不同的操作电流实现常规阻变或者互补型阻变双功能。常规阻变功能可用作常规记忆存储元件，互补型阻变功能可以有效解决阻变存储器十字交叉阵列中的电流串扰问题。合理地限制操作电流，两种功能相互转换，将大大提高器件的应用范围。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于GeTe的双功能器件，采用如下技术方案：

一种基于GeTe的双功能器件，所述器件包括三层结构：顶电极、GeTe薄膜介质层和底电极。

进一步地，所述顶电极由W制成。

更进一步地，所述顶电极的厚度为50～500nm。

更进一步地，所述顶电极形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～50μm。

进一步地，所述GeTe薄膜介质层厚度为5～200nm。

更进一步地，所述GeTe薄膜介质层形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～50μm。

进一步地，所述底电极由FTO、ITO、ZTO、TaN、或TiN制成。

更进一步地，所述底电极的厚度为50～500nm。

更进一步地，所述底电极形状为圆形或者矩形，直径或边长为10nm～50μm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：