专利名称：一种反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器的制作方法
技术领域：
本发明属于存储技术领域，尤其涉及一种反向偏压诱导的双稳态非易 失性存储器。
背景技术：
目前，基于电阻非易失性存储器基本上是基于过渡金属氧化物，这些 氧化物都一般为多晶、非晶与非化学计量化合物，而这些因素使得器件的 开关特性机制变得更为复杂。目前所提出的各种电阻开关机制模型都存在 或多或少的问题，对所出现的新的实验现象不能作出合理解释。此外，对 于单极电阻开关器件而言，高、低阻对应的设置电压很不稳定，即高、低 阻不能唯一由某个电压设置。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种存储密度高、稳定性 好、结构简单的反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器。
为实现上述目的，本发明的技术方案为 一种反向偏压诱导的双稳态 非易失性存储器，包括SrTi。.99Nb。.。A半导体、设于SrTi。.wNb。.。A半导体上 的Ti02薄膜、设于Ti02薄膜上的金属电极及设于SrTi。，NW。A半导体下的 另一金属电才及。
所述金属电极为多个点电极，另一金属电才及为一面电极；两个金属电 才及均为Pt电才及。
Ti02薄膜为单晶薄膜。通过分子束外延法在SrTi。.wNb。.。"3半导体上形 成单晶Ti02薄膜。
与现有技术相比较，本发明通过在存储器Pt/Ti02/SrTi。.,9Nb隨03/Pt上
用正向电压(+5V)与反向电压(-5V)设置高电阻与低电阻，存储器展现 出极为明显的开关性质，且通过Ti(ySrTi。.99Nb。.。A上的独立电极都能单独 构成不会相互影响的存储器件，形成高、低电阻的通道是局域性的，使同 一存储器件上的存储单元不会受邻近存储单元编程写入与擦写的影响，能 有效实现存储器高密度的存储效果。
图1是本发明的反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器的结构示意
图2是本发明Pt/Ti02/SrTio.99Nb謹03/Pt存储器在无反向电压与反向电 压为-5V诱导后的电阻开关特性的示意图3是本发明Pt/Ti02/SrTio.99Nb,03/Pt存储器分别用+5V正向电压设 置成高阻态与-5V反向电压设置成低阻态后，用+1V分别读出高阻与低阻的 测试阻态寿命的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图l所示，本发明提供了一种反向偏压诱导的双稳态非易失性存储 器，其包括SrTi。.,9Nb隨03半导体1、设于SrTi。.9,Nb。.。i03半导体1上的Ti02 薄膜2、设于TiOw蓴膜2上的金属电极3及设于SrTi。.9,Nb。.。^半导体1下 的另一金属电极4。
所述金属电极3为多个独立的点电极，另一金属电极4为一面电极。 本实施例中，两个金属电极3、 4均为Pt电极，Ti02薄膜2为单晶薄 膜，该存储器的结构表达为Pt/Ti02/SrTi。.99NbQ.Q103/Pt。
另外，本发明通过分子束外延法在SrTi。.9,Nb。.。i03半导体1上生长化学 计量的单晶，2薄膜2,这样更有利于去研究Pt/Ti02/SrTD』/Pt器 件的开关机制。
为了方便说明，将金属电极3该侧定为正极电压区，将金属电才及4该 侧定为负极电压区。在正极电压区，施加足够高的反向电压(如-5V)后 Pt/Ti02/SrTi。. Nb。.Q103/Pt器件展现极为明显的开关性质，即施加+5V正向 电压存储器件可以设置成高阻态，而-5V可以设置成低阻态。
对Ti02薄膜上的某个金属电极3施加正向电压进行电学测试。没有施 加反向电压时，在正极区0V->5V->0V观测不到电阻开关行为，然而对金 属电极3施加一个-5V反向电压后，再在正极电压区测试其电学性质，发现 有极为明显的电阻洄线，如图2所示。
对Ti02薄膜上的所有独立电极分别进行如上所述电学测试，结果会发 现每个电学性质几乎一样，因此可以确定对某个电极测试完后对其它任何 电极的开关特性无影响。
在使用不同的读出电压时发现高、低阻开关幅度有明显不同，特别是 在读出电压为+lV时开关幅度高达40000%,而且发现在IO天后其幅度基本 不发生变化，如图3所示。这种开关机理归因于束缚在Ti02/SrTi。，Nb請03 界面上的氧离子被在反向电压的解缚下，而能在Ti0,薄膜2中自由移动， 这样对应于低阻态；而在正向电压作用下，Ti02薄膜中的氧离子又迁徙回 Ti02/SrTi。.MNW』3界面并且被束缚，这样对应于高阻态。另外，Ti02 /SrTi。.9,Nb。.。i03纳米薄膜表面上的独立电极与都能单独构成不会相互影响的 存储器件，因此形成高、低电阻的通道是局域性的，这样更有利于作为高 密度存储器。
权利要求
1、一种反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器，其特征在于包括SrTi0.99Nb0.01O3半导体(1)、设于SrTi0.99Nb0.01O3半导体(1)上的TiO2薄膜(2)、设于TiO2薄膜(2)上的金属电极(3)及设于SrTi0.99Nb0.01O3半导体(1)下的另一金属电极(4)。
2、 根据权利要求1所述的反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器，其特征 在于所述金属电极(3)为多个独立的点电极，另一金属电极(4)为一面电 极。
3、 根据权利要求2所述的反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器，其特征 在于金属电极(3 )、 ( 4 )均为Pt电极。
4、 根据权利要求l所述的反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器，其特征 在于匸02薄膜(2)为单晶薄膜。
5、 根据权利要求4所述的反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器，其特征 在于通过分子束外延法在SrTi。.9,Nb。.。力3半导体(1)上形成单晶Ti。2薄膜(2 )。
全文摘要
本发明属于存储技术领域，尤其涉及一种反向偏压诱导的双稳态非易失性存储器，其包括SrTi<sub>0.99</sub>Nb<sub>0.01</sub>O<sub>3</sub>半导体(1)、设于SrTi<sub>0.99</sub>Nb<sub>0.01</sub>O<sub>3</sub>半导体(1)上的TiO<sub>2</sub>薄膜(2)、设于TiO<sub>2</sub>薄膜(2)上的金属电极(3)及设于SrTi<sub>0.99</sub>Nb<sub>0.01</sub>O<sub>3</sub>半导体(1)下的另一金属电极(4)。本发明具有存储密度高、稳定性好、结构简单等优点。
文档编号G11C16/02GK101339973SQ20081003006
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月7日 优先权日2008年8月7日
发明者吴曙翔, 李树玮 申请人:中山大学