一种横向结构忆阻器及其制备方法和应用

本发明涉及计算机存储，具体涉及一种横向结构忆阻器及其制备方法和应用。

背景技术：

1、忆阻器具有尺寸小、响应速度快、功耗低、与互补式金属氧化物半导体工艺可兼容等优点，其可以用作存算一体芯片的存储器件，比目前常用的存储器件更省电、传输速度更快、更耐用。然而，现有的忆阻器普遍存在结构较复杂、集成中电流串扰明显、存储窗口较小、集成性偏低等问题，尚难以完全满足实际应用要求。

2、因此，开发一种综合性能更加优异的忆阻器具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种横向结构忆阻器及其制备方法和应用。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种横向结构忆阻器，其组成包括依次层叠设置的金衬底、二硫化钨层和氮化铝层；所述二硫化钨层远离金衬底的那一面还设置有第一电极；所述氮化铝层远离二硫化钨层的那一面还设置有第二电极。

4、优选地，所述金衬底的晶向为(110)。

5、优选地，所述二硫化钨层的厚度为5nm～50nm。

6、优选地，所述氮化铝层的厚度为5nm～50nm。

7、优选地，所述氮化铝层的晶向为(002)。

8、优选地，所述第一电极的组成成分为金、银、铝中的至少一种。

9、优选地，所述第二电极的组成成分为金、银、铝中的至少一种。

10、一种如上所述的横向结构忆阻器的制备方法包括以下步骤：

11、1)在金衬底上磁控溅射沉积钨，再进行硫化，形成二硫化钨层；

12、2)在二硫化钨层上磁控溅射沉积氮化铝，形成氮化铝层；

13、3)在二硫化钨层远离金衬底的那一面以及氮化铝层远离二硫化钨层的那一面分别沉积电极金属，形成第一电极和第二电极，即得横向结构忆阻器。

14、优选地，步骤1)所述磁控溅射沉积钨的工艺参数为：钨靶的射频功率为30w～60w，金衬底的转速为5r/min～10r/min，工作气压为0.1pa～0.3pa，氩气流量为15sccm～30sccm，生长温度为200℃～400℃，生长时间为0.5min～10min。

15、优选地，步骤1)所述硫化在温度为800℃～900℃、氮气流量为100sccm～200sccm、压力为大气压的条件下进行。

16、优选地，步骤2)所述磁控溅射沉积氮化铝的工艺参数为：氮化铝靶的射频功率为100w～250w，金衬底的转速为5r/min～10r/min，氮气流量为5sccm～15sccm，氩气流量为10sccm～20sccm，生长时间为5min～30min。

17、一种存储器件，其包含上述横向结构忆阻器。

18、本发明的有益效果是：本发明的横向结构忆阻器具有防串扰性能好、存储窗口大、结构简单、集成性高等优点，可以用于新型存储器件，且其制备工艺简单、生产成本低，适合进行大规模工业化应用。

19、具体来说：

20、1)本发明的横向结构忆阻器中含有二硫化钨-氮化铝异质结构，氮化铝具有带隙宽、电阻率高、热导率高、工艺融合性好等特点，且具有压电效应，而二硫化钨的能带可调，金衬底与二硫化钨可以形成肖特基接触，而横向结构有利于集成和形成整流特性，可以解决忆阻器集成中的寄生电流问题；

21、2)本发明的横向结构忆阻器中含有二硫化钨-氮化铝异质结构，该异质结构具有较大的比表面积，且性能稳定，降低了在集成中漏电流的产生，从而可以有效解决集成中电流串扰的问题；

22、3)本发明的横向结构忆阻器采用金衬底，可以提高二硫化钨的结晶度，是形成电流-电压响应复合互补特性的关键；

23、4)本发明的横向结构忆阻器中的二硫化钨-氮化铝异质结构的能带分布可调，能够实现多态光电存储；

24、5)本发明的横向结构忆阻器的制备方法简单、生产成本低，适合进行大批量生产应用。

技术特征：

1.一种横向结构忆阻器，其特征在于，组成包括依次层叠设置的金衬底、二硫化钨层和氮化铝层；所述二硫化钨层远离金衬底的那一面还设置有第一电极；所述氮化铝层远离二硫化钨层的那一面还设置有第二电极。

2.根据权利要求1所述的横向结构忆阻器，其特征在于：所述金衬底的晶向为(110)。

3.根据权利要求1或2所述的横向结构忆阻器，其特征在于：所述二硫化钨层的厚度为5nm～50nm。

4.根据权利要求1或2所述的横向结构忆阻器，其特征在于：所述氮化铝层的厚度为5nm～50nm。

5.根据权利要求4所述的横向结构忆阻器，其特征在于：所述氮化铝层的晶向为(002)。

6.根据权利要求1或2所述的横向结构忆阻器，其特征在于：所述第一电极的组成成分为金、银、铝中的至少一种；所述第二电极的组成成分为金、银、铝中的至少一种。

7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的横向结构忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述磁控溅射沉积钨的工艺参数为：钨靶的射频功率为30w～60w，金衬底的转速为5r/min～10r/min，工作气压为0.1pa～0.3pa，氩气流量为15sccm～30sccm，生长温度为200℃～400℃，生长时间为0.5min～10min；步骤1)所述硫化在温度为800℃～900℃、氮气流量为100sccm～200sccm、压力为大气压的条件下进行。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述磁控溅射沉积氮化铝的工艺参数为：氮化铝靶的射频功率为100w～250w，金衬底的转速为5r/min～10r/min，氮气流量为5sccm～15sccm，氩气流量为10sccm～20sccm，生长时间为5min～30min。

10.一种存储器件，其特征在于，包含权利要求1～6中任意一项所述的横向结构忆阻器。

技术总结
本发明公开了一种横向结构忆阻器及其制备方法和应用。本发明的横向结构忆阻器的组成包括依次层叠设置的金衬底、二硫化钨层和氮化铝层，二硫化钨层远离金衬底的那一面还设置有第一电极，氮化铝层远离二硫化钨层的那一面还设置有第二电极。本发明的横向结构忆阻器的制备方法包括以下步骤：1)在金衬底上制备二硫化钨层；2)在二硫化钨层上制备氮化铝层；3)制备第一电极和第二电极。本发明的横向结构忆阻器具有防串扰性能好、存储窗口大、结构简单、集成性高等优点，可以用于新型存储器件，且其制备工艺简单、生产成本低，适合进行大规模工业化应用。

技术研发人员：王文樑,林婷婷,周长见,林廷钧
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24