[发明专利]非易失多值忆阻器

权利要求书

1.一种非易失多值忆阻器，其特征在于，包括：衬底、以及依次形成于所述衬底上的金属底电极、功能层和金属顶电极，其中，所述金属底电极临近所述功能层的一侧表面还设置有若干金属纳米颗粒，所述若干金属纳米颗粒具有至少两种不同的尺寸。

2.根据权利要求1所述的非易失多值忆阻器，其特征在于，所述金属纳米颗粒的材质为金；和/或，

所述衬底选用表面形成有氧化硅层的硅片或CMOS芯片；和/或，

所述金属底电极包括与所述衬底联接的粘附层以及位于远离所述衬底一侧的电极层；和/或，

所述金属顶电极包括与所述功能层联接的粘附层以及远离所述功能层一侧的电极层；和/或，

所述功能层的材质为金属氧化物。

3.根据权利要求2所述的非易失多值忆阻器，其特征在于，所述金属底电极电极层的熔点高于所述金属底电极粘附层的熔点，优选地，所述金属底电极粘附层材料为钛金属，所述金属底电极电极层的材料为钨金属；和/或，

所述金属顶电极的粘附层的熔点低于所述金属顶电极电极层熔点，优选地，所述金属顶电极粘附层材料为钛氮，所述金属顶电极电极层的材料为钨、或铝、或金；和/或，

所述功能层的材质为氧化铪、或氧化钽、或氧化钨。

4.根据权利要求2所述的非易失多值忆阻器，其特征在于，所述金属底电极粘附层厚度2-5nm，所述金属底电极电极层的厚度30-100nm，所述功能层厚度10-50nm；和/或，所述金属顶电极厚度50-200nm。

5.根据权利要求1所述的非易失多值忆阻器，其特征在于，所述金属底电极和金属顶电极在所述衬底上的垂直投影彼此垂直；优选地，

所述非易失多值忆阻器包括多个阵列排布的金属底电极与金属顶电极。

6.一种非易失多值忆阻器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

S1、提供一衬底，并在所述衬底上制备金属底电极；

S2、在所述金属底电极远离所述衬底的一侧表面形成若干金属纳米颗粒，所述若干金属纳米颗粒至少包含两种不同的尺寸；

S3、在所述金属底电极形成有金属纳米颗粒的一侧表面制备功能层；

S4、在所述功能层远离所述衬底的一侧表面制备金属顶电极。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

透过掩膜版对所述衬底上的光刻胶进行图形化处理，以形成金属底电极的图形化区域；

在所述形成有金属底电极图形化区域的衬底上沉积金属层，并剥离剩余的光刻胶，获得形成在所述衬底上的金属底电极；和/或，

所述步骤S4包括：

透过掩膜版对所述功能层上的光刻胶进行图形化处理，以形成金属顶电极的图形化区域；

在所述形成有金属顶电极图形化区域的功能层上沉积金属层，并剥离剩余的光刻胶，获得形成在所述功能层上的金属顶电极。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

在金属底电极表面电子束蒸发形成金属膜，并在惰性气体环境下退火以形成所述若干金属纳米颗粒，优选地，所述金属膜的材质为金，所述金属膜的厚度为1-10纳米，退火的温度为300-450摄氏度，退火时长为30-120分钟。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

在转移衬底上沉积金属膜，并在惰性气体环境下退火以获得若干金属纳米颗粒；

在所述转移衬底形成有金属纳米颗粒的表面旋涂牺牲层后，于碱性溶液中分离所述转移衬底；

将位于牺牲层上的金属纳米颗粒加热固定在所述金属底电极上后，去除所述牺牲层，获得形成在所述金属底电极上的金属纳米颗粒；优选地，

所述金属膜的材质为金，所述金属膜的厚度为1-10纳米，退火的温度为400-600摄氏度，退火时长为30-300分钟；将所述金属纳米颗粒加热固定的温度为120-180摄氏度，加热时间为1-30分钟。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

在所述金属底电极形成有金属纳米颗粒的一侧表面沉积金属氧化物以形成功能层，优选地，所述功能层的材质为氧化铪、或氧化钽、或氧化钨。