[发明专利]基于铁电隧道结的阻变存储器及其数据写入方法

说明书

本发明公开了一种基于铁电隧道结的阻变存储器及阻变存储器的写入方法，将金属电极设置为阻变存储器的上电极、且将半导体基底设置为阻变存储器的下电极，构成“金属电极/铁电隧穿层/半导体基底”型的铁电隧道结。铁电隧道结在脉冲电压的调控下实现非易失的超快铁电极化翻转，阻态转变速度可快至亚纳秒量级，在工业集成电路要求的高温测试下仍可正常工作，且阻变存储器的写入电流密度低而具有低功耗的优势；通过施加不同脉冲电压得到的极化状态不同，通过调控隧穿势垒的高度和宽度形成不同的隧穿电阻状态，从而可在单个存储单元中实现更多的非易失的存储状态，使阻变存储器具有超快速度、低功耗、多阻态、非易失等优势，提高阻变存储器的可靠性。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，更为具体的说，涉及一种基于铁电隧道结的阻变存储器及阻变存储器的写入方法。

背景技术

随着移动智能终端、人工智能、物联网等新信息技术的快速发展，人们对于从多渠道获得的海量信息的存储需求不断增加，开发存储速度快、功耗低、存储密度高的非易失信息存储技术已经成为信息产业发展的关键。作为下一代的新型存储技术，相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)和磁阻存储器(Magnetic Random AccessMemory，MRAM)都具有写入电流密度大的问题，而阻变存储器(Resistive Random AccessMemory，RRAM)同样具有可靠性不足的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于铁电隧道结的阻变存储器及阻变存储器的写入方法，有效解决现有技术存在的技术问题，提高阻变存储器的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于铁电隧道结的阻变存储器，包括：

半导体基底；

设置于所述半导体基底一表面上的铁电隧穿层；

设置于所述铁电隧穿层背离所述半导体基底一侧表面上的多个金属电极。

可选的，所述半导体基底材料为Nb掺杂的SrTiO₃单晶或n型Si。

可选的，所述铁电隧穿层的材料为BaTiO₃，或者BiFeO₃，或者PbZr_1-xTi_xO₃，其中，x不小于0.08且不大于1，或者掺杂元素的HfO₂，所述掺杂元素为La、Zr、Al或Si。

可选的，所述铁电隧穿层的厚度范围为0.4nm-5nm，包括端点值。

可选的，所述金属电极的功函数大于所述半导体基底的电子亲和势。

可选的，所述金属电极的材料为Pt、Au、Cu、Ti或Ag。

相应的，本发明还提供了一种阻变存储器的写入方法，所述阻变存储器为上述的基于铁电隧道结的阻变存储器，其中，所述写入操作方法包括：

对所述阻变存储器的半导体基底及金属电极施加脉冲电压，实现电阻存储状态的写入。

可选的，采用包括脉冲信号发生器对所述阻变存储器的半导体基底及金属电极施加脉冲电压。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：