3Cr4012薄膜，薄膜厚度为10nm-200nm。上电极2和下电极 3为？丨31、附、11、(：11、411、？〇1 7-51中的一种或者多种组成的合金。在工作时，正的极化方 向存储" 1"，负的极化方向存储" 〇 "。
[0035] 一种在硅衬底上制备本发明提出的基于LaMn3Cr4012的铁电存储单元的方法包括： 第一步，在硅衬底上通过热氧化生成一层二氧化硅作为阻挡层，所述阻挡层用于阻挡下电 极中的金属向硅衬底扩散；第二步，在二氧化硅层上通过溅射或者电子束蒸发形成下电极； 第三步，以LaMn3Cr4012为靶材，在下电极上通过脉冲激光沉积或者溅射形成铁电介质层；第 四步，在铁电介质层上通过溅射或者电子束蒸发形成上电极；第五步，通过光刻，刻蚀形成 所需的图形，所述刻蚀可以为湿法刻蚀、溅射、等离子刻蚀，反应离子刻蚀等。
[0036] 图4为本发明提出的一种基于LaMn3Cr4(V^电存储单元的1T1C的FeRAM结构图， 图5为图4所示的FeRAM的等效电路图。1T1C的FeRAM包括一个基于LaMn3Cr4012铁电存 储单元和一个金属-氧化物-半导体场效应晶体管。金属-氧化物-半导体场效应晶体管 的栅极4连接字线，金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极5连接位线，金属-氧化 物-半导体场效应晶体管的漏极6连接铁电存储单元的下电极3,铁电存储单元的上电极 2连接板线。图4还示出了铁电介质层3、硅衬底7、栅介质层8以及栓塞9。所述1T1C的 FeRAM的读写原理如下：字线选通后，通过在位线和板线施加电压实现铁电介质层3的正向 极化或反向极化，完成写操作；FeRAM的读操作通过写入" 1"来实现，如果铁电介质层存储 了 "1"，上电极和下电极的电荷变化很小，如果铁电介质层存储了 "0"，写入"1"后上电极和 下电极的电荷正负出现反转，外围读取放大电路利用上电极和/或下电极的电荷变化判断 所存储的数据，并在读取完成后，重新写入原来存储的数据。
[0037] 图6为本发明提出的LaMn3Cr4012^材的制备方法。所述LaMn3Cr4012祀材的制备 方法：
[0038] 步骤S1，将La203 (纯度大于99. 99 % )、Mn203 (纯度大于99. 99 % )和Cr203 (纯度 大于99. 99% )按化学计量比1:3:4混合均匀得到原料混合物；
[0039] 步骤S2,将所述原料混合物研磨30-90分钟；
[0040] 步骤S3,将研磨后的原料混合物装入直径为2-10mm，长度为2-10mm，壁厚l-2mm的 金或铂金胶囊中密封；
[0041] 步骤S4,将所述金箔胶囊送入六面顶压机中进行高温高压处理合成LaMn3Cr4012， 合成压力为6-10GPa，合成温度为900-1100°C，保温30-90分钟；
[0042] 步骤S5,淬火至室温。
[0043] 本发明提出的基于LaMn3Cr4012的铁电存储器具有速度快、功耗低、耐腐蚀、寿命长 的特点并且与硅工艺兼容。
[0044] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员 而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种铁电存储单元，包括： 下电极； 形成于所述下电极上的铁电介质层；W及 形成于所述铁电介质层上的上电极； 其中，所述铁电介质层为LaMns化4〇12薄膜。
2. 根据权利要求1所述的铁电存储单元，其中，所述铁电介质层的厚度为10nm-200nm。
3. 根据权利要求1所述的铁电存储单元，其中，所述上电极为Pt、A1、Ni、Ti、化、Au、 Pol厂Si中的一种或者多种组成的合金，所述下电极为Pt、A1、Ni、Ti、化、Au、Pol厂Si中的 一种或者多种组成的合金。
4. 根据权利要求1所述的铁电存储单元，其中，所述铁电存储单元的工作温度低于 170K。
5. 根据权利要求1所述的铁电存储单元，其中，所述铁电介质层的极化和反铁磁有序 禪合。
6. 根据权利要求5所述的铁电存储单元，其中，磁场可调控铁电介质层的电极化强度。
7. -种铁电存储器，包括一个根据权利要求1-6任一项所述铁电存储单元和一个金 属-氧化物-半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物-半导体场效应晶体管的栅极连接 字线，所述金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极连接位线，所述金属-氧化物-半导 体场效应晶体管的漏极连接所述铁电存储单元的下电极，所述铁电存储单元的上电极连接 板线。
8. -种制备权利要求1所述的铁电存储单元的方法包括： 在娃衬底上通过热氧化生成一层二氧化娃； 在二氧化娃层上通过瓣射或者电子束蒸发形成下电极； W LaMns化4〇12为祀材，在下电极上通过脉冲激光沉积或者瓣射形成铁电介质层； 在铁电介质层上通过瓣射或者电子束蒸发形成上电极。
9. 根据权利要求8所述的制备铁电存储单元的方法，其中，所述LaMn 3化〇12祀材的制 备方法包括： 将La2化巧9. 99 % )、Mri2化巧9. 99 % )和&2化巧9. 99 % )按化学计量比1:3:4混合均匀 得到原料混合物； 将所述原料混合物研磨30-90分钟； 将研磨后的原料混合物装入金或销金胶囊中密封； 在六面顶压机中进行高压温高压合成，合成压力为6-lOGPa，合成温度为900-1100°C， 保温10-60分钟后泽火至室温。
10. 根据权利要求9所述的LaMn 3化〇12祀材的制备方法，其中，所述金或销金胶囊的直 径为2-lOmm，长度为2-lOmm，壁厚为l-2mm。
【专利摘要】本发明提供了一种铁电存储单元，包括：下电极；形成于所述下电极上的铁电介质层；以及形成于所述铁电介质层上的上电极；其中，所述铁电介质层为LaMn3Cr4O12薄膜。本发明还提供了一种在硅衬底制备所述铁电存储单元的方法，包括：在硅衬底上通过热氧化生成一层二氧化硅；在二氧化硅层上通过溅射或者电子束蒸发形成下电极；以LaMn3Cr4O12为靶材，在下电极上通过脉冲激光沉积或者溅射形成铁电介质层；在铁电介质层上通过溅射或者电子束蒸发形成上电极。所述铁电存储单元具有速度快、功耗低、耐腐蚀、耐高温、寿命长、与反铁磁有序耦合且磁场可调控等优点。
【IPC分类】G11C11-22, H01L27-115
【公开号】CN104659034
【申请号】CN201510068294
【发明人】龙有文, 王潇, 周龙, 殷云宇
【申请人】中国科学院物理研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月10日