[发明专利]一种基于氧化镍薄膜的双极电阻开关存储器及制备方法

说明书

一种基于氧化镍薄膜的双极电阻开关存储器及制备方法。一种基于氧化镍薄膜的双极电阻开关存储器，包括Pt/TiO_x/SiO2/Si衬底，其由上至下次序为Pt、TiO_x、SiO₂和Si，衬底上面设置有NiO薄膜，NiO薄膜上面设置有Au电极。制备方法为：首先清洗衬底，再将NiO靶材采用磁控溅射方法，沉积得到NiO薄膜，再于500‑700℃进行后退火处理，最后采用热蒸镀方法得到Au电极作为顶电极。本发明首次采用NiO陶瓷靶材磁控溅射制备双极电阻开关存储器，该电阻开关结构简单、制备方便、低成本，具有较大的开关比，可广泛应用于电子器件，尤其是电阻开关存储。

技术领域

本发明是关于存储器的，尤其涉及一种基于NiO薄膜的双极电阻开关存储器及其制备方法。

背景技术

近年来，一种新型的非易失性存储器—阻变存储器，受到了学术界和工业界的广泛关注。阻变存储器具有存储速度快、功耗低、结构简单、可高密度集成等优点，更有望集合动态存储器的成本优势、静态存储器的高速读写和闪存的非易失性的特点，成为一种通用存储器。

此外，金属/氧化物/金属结构开关电阻器件由于其低功耗，开关响应速度快，单元结构简单和CMOS技术兼容性号等优势，使其成为下一代非易失性存储器的主要选择。近来，在许多材料中发现了低电阻状态和高电阻状态的电阻转换现象，如二元过渡金属氧化物(NiO，TiO₂，SiO₂，Cr2O3和ZnO)和钙钛矿氧化物(SrTiO₃和NiFe₂O₄)。

在具有电阻转换特性的各种氧化膜中，NiO由于成分简单，开关比高，引起了研究者的广泛关注。双极电阻开关和单极开关不同，其电阻转换需要在相反极性的偏压下才能完成；在双极电阻开关行为中，限制电流并不是必要条件。现有技术对双极电阻开关存储器研究较少，且制备方法复杂，成本昂贵，开关比比较低。本文采用NiO陶瓷靶材磁控溅射制备双极电阻开关存储器，该电阻开关不仅结构简单、制备方便、低成本，且具有较大的开关比，所得薄膜可广泛应用于电子器件，尤其是电阻开关存储。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术的制备复杂、成本昂贵、开关比低的缺点和不足，采用NiO陶瓷靶材磁控溅射制备双极电阻开关存储器，首次采用NiO薄膜作为阻变介质层，提供了一种双极电阻开关存储器的制备方法。

本发明通过如下技术方案与已实现。

一种基于氧化镍薄膜的双极电阻开关存储器，包括衬底、阻变介质层及电极膜；其特征在于，所述衬底1为Pt/TiOx/SiO2/Si衬底，其由上至下次序为Pt、TiOx、SiO2和Si，衬底1上面设置有NiO阻变介质层即NiO薄膜2，NiO薄膜2上面设置有Au电极3。

一种基于氧化镍薄膜的双极电阻开关存储器的制备方法，具有如下步骤：

(1)清洗衬底

将Pt/TiO_x/SiO2/Si衬底放入有机溶剂中超声清洗，用去离子水冲洗后在氮气流中进行干燥；

(2)制备NiO薄膜，即NiO阻变介质层

(a)采用固态反应法制备NiO靶材，靶材烧结温度为1100～1300℃；

(b)将步骤(1)干燥后的衬底放入磁控溅射样品台上，将NiO靶材装置在相应的射频溅射靶上，再将磁控溅射系统的本底真空抽至5.0×10^-5Torr；

(c)以高纯Ar和O₂作为溅射气体，O₂：Ar为1:5～1:14，溅射气压为12mTorr，溅射功率为100W～250W，进行溅射沉积得到NiO薄膜；