【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微電子器件，具體涉及一種cu2s阻變存儲(chǔ)器及其調(diào)控方法。
技術(shù)介紹
1、隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的快速發(fā)展，對于能夠高效地處理復(fù)雜算法和大規(guī)模數(shù)據(jù)的硬件需求日益增長，而阻變存儲(chǔ)器由于相比于傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)具有很多優(yōu)勢而備受關(guān)注，比如低功耗、高速存取、易于集成及存算融合等優(yōu)點(diǎn)，在電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中逐漸得到廣泛應(yīng)用。目前報(bào)道的阻變存儲(chǔ)器大多基于阻變材料中發(fā)生的電化學(xué)金屬化機(jī)制和價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變機(jī)制，電化學(xué)金屬化機(jī)制是在電場作用下，金屬離子在固體電解質(zhì)中的遷移，導(dǎo)致金屬導(dǎo)電通道的形成和斷裂；價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變機(jī)制是基于材料中離子的價(jià)態(tài)變化，如氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致導(dǎo)電性的改變，這類導(dǎo)電絲形成的不確定性會(huì)導(dǎo)致阻變存儲(chǔ)器響應(yīng)速度的降低和功耗的增加。
2、有學(xué)者通過在zno薄膜摻雜li元素，通過改變li元素的摻雜濃度改善阻變存儲(chǔ)器的性能，隨著li摻雜濃度的增加提高了阻變存儲(chǔ)器的開關(guān)電流比，但摻雜的li元素的遷移和分布會(huì)在長時(shí)間使用后發(fā)生變化，導(dǎo)致器件性能退化。還有人主要通過采用射頻磁控濺射法形成銦鎵鋅氧薄膜作為阻變層擴(kuò)大了阻變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)窗口，但采用射頻磁控濺射法形成銦鎵鋅氧薄膜時(shí)等離子體的穩(wěn)定性對于獲得一致和均勻的涂層至關(guān)重要，等離子體的不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致薄膜性能和厚度的變化，從而影響阻變存儲(chǔ)器的性能和可靠性。還有人通過在底電極與鈣鈦礦薄膜層之間添加一層二氧化鈦薄膜，同時(shí)在鈣鈦礦薄膜中摻入zr元素，使制得的阻變存儲(chǔ)器的開關(guān)比和穩(wěn)定性明顯提高，器件功耗顯著減低，但是由于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且與傳統(tǒng)工藝的兼容性存在挑戰(zhàn)，且制備成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：提供一種cu2s阻變存儲(chǔ)器及其調(diào)控方法，以解決cu2s阻變存儲(chǔ)器中容易引入雜質(zhì)離子，不易實(shí)現(xiàn)器件的非易失性調(diào)控的技術(shù)問題。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：提供一種cu2s阻變存儲(chǔ)器，包括：襯底層、功能層、左電極層和右電極層，功能層設(shè)置在襯底層的表面，左電極層和右電極層分別沉積于功能層的兩端。
3、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可以做如下改進(jìn)：
4、進(jìn)一步，襯底層由上層sio2層和下層si層組成，左電極層和右電極層均由上層au層和下層ti層組成。
5、進(jìn)一步，功能層為cu2s功能層。
6、cu2s是一種具有獨(dú)特電化學(xué)性質(zhì)的硫化物材料，利用cu2s材料在電場作用下電阻狀態(tài)的可逆變化來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在電激勵(lì)下通過簡單調(diào)控限制電流和施加的電壓，cu2s材料中cu+的遷移導(dǎo)致導(dǎo)電細(xì)絲的形成或斷裂，從而實(shí)現(xiàn)電阻狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這使得cu2s阻變存儲(chǔ)器在實(shí)現(xiàn)高密度存儲(chǔ)和快速數(shù)據(jù)處理方面具有顯著優(yōu)勢。
7、進(jìn)一步，功能層的厚度為50-100nm。
8、進(jìn)一步，sio2層的厚度為900-1100nm，si層的厚度為400-600μm；au層的厚度為35-45nm，ti層的厚度為3-7nm。
9、進(jìn)一步，左電極層和右電極層之間的距離為10-20μm。
10、本專利技術(shù)還公開了cu2s阻變存儲(chǔ)器的制備方法，包括以下步驟：將襯底層清洗干凈，隨后將cu2s納米片轉(zhuǎn)移至襯底層上，在真空狀態(tài)下在cu2s納米片的兩端蒸鍍金屬，分別得到左電極層和右電極層，最后將樣品置于丙酮中浸泡20-30min，得到cu2s阻變存儲(chǔ)器。
11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可以做如下改進(jìn)：
12、進(jìn)一步，蒸鍍金屬前還包括利用激光直寫在cu2s納米片的兩端曝光出電極圖案。
13、本專利技術(shù)還公開了cu2s阻變存儲(chǔ)器的調(diào)控方法，包括以下步驟：將兩個(gè)探針分別與功能層兩端的電極層接觸，通過左電極層和右電極層調(diào)控cu2s阻變存儲(chǔ)器的功能層的限制電流和掃描電壓，誘導(dǎo)功能層中形成導(dǎo)電細(xì)絲通道，實(shí)現(xiàn)非易失性阻變存儲(chǔ)器功能的調(diào)控。
14、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可以做如下改進(jìn)：
15、進(jìn)一步，限制電流為1ma，掃描電壓為-0.7～1v。
16、本專利技術(shù)的有益效果為：
17、1.本專利技術(shù)利用s原子構(gòu)成剛性骨架，cu+具有優(yōu)良的遷移率的p型半導(dǎo)體材料cu2s作為功能層，電極材料不參與阻變導(dǎo)電細(xì)絲通道的形成和斷裂，而是功能層材料cu2s在電場誘導(dǎo)下產(chǎn)生導(dǎo)電細(xì)絲，易于調(diào)控。
18、2.cu2s阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層為單層，無需摻雜等復(fù)雜工藝，通過簡單控制限制電流和所施加偏壓的大小，cu2s阻變存儲(chǔ)器即可表現(xiàn)出非易失性電阻開關(guān)行為，實(shí)現(xiàn)器件中非易失性阻變特性的調(diào)控，避免了復(fù)雜離子的引入。本專利技術(shù)制備的cu2s阻變存儲(chǔ)器的非易失性具有良好的一致性，在神經(jīng)形態(tài)計(jì)算和生物突觸模擬方面有著巨大的應(yīng)用潛力。
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1.一種Cu2S阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，包括：襯底層(1)、功能層(2)、左電極層(3)和右電極層(4)，所述功能層(2)設(shè)置在襯底層(1)的表面，所述左電極層(3)和右電極層(4)分別沉積于功能層(2)的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述襯底層(1)由上層SiO2層和下層Si層組成，所述左電極層(3)和右電極層(4)均由上層Au層和下層Ti層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述功能層(2)為Cu2S功能層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述功能層(2)的厚度為50-100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述SiO2層的厚度為900-1100nm，Si層的厚度為400-600μm；所述Au層的厚度為35-45nm，Ti層的厚度為3-7nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述左電極層(3)和右電極層(4)之間的距離為10-20μm。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器的制備方法，其特征在于，所述蒸鍍金屬前還包括利用激光直寫在Cu2S納米片的兩端曝光出電極圖案。
9.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器的調(diào)控方法，其特征在于，包括以下步驟：將兩個(gè)探針分別與功能層(2)兩端的電極層接觸，通過左電極層(3)和右電極層(4)調(diào)控Cu2S阻變存儲(chǔ)器的功能層(2)的限制電流和掃描電壓，誘導(dǎo)功能層(2)中形成導(dǎo)電細(xì)絲通道，實(shí)現(xiàn)非易失性阻變存儲(chǔ)器功能的調(diào)控。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的Cu2S阻變存儲(chǔ)器的調(diào)控方法，其特征在于，所述限制電流為1mA，所述掃描電壓為-0.7～1V。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種cu2s阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，包括：襯底層(1)、功能層(2)、左電極層(3)和右電極層(4)，所述功能層(2)設(shè)置在襯底層(1)的表面，所述左電極層(3)和右電極層(4)分別沉積于功能層(2)的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cu2s阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述襯底層(1)由上層sio2層和下層si層組成，所述左電極層(3)和右電極層(4)均由上層au層和下層ti層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cu2s阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述功能層(2)為cu2s功能層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cu2s阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述功能層(2)的厚度為50-100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的cu2s阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述sio2層的厚度為900-1100nm，si層的厚度為400-600μm；所述au層的厚度為35-45nm，ti層的厚度為3-7nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cu2s阻變存儲(chǔ)器，其特征在于，所述左電極層(3)和右電極層(4)之間的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李星，閆偉偉，程少博，單崇新，皇文濤，郭英，王曉東，王雪云，
申請(專利權(quán))人：鄭州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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