一种叠层结构氧化物忆阻器及制备方法和电子计算机

本申请属于存储器件，尤其涉及一种叠层结构氧化物忆阻器及制备方法和电子计算机。

背景技术：

1、忆阻器通常是以过渡金属氧化物阻变材料为核心，作为一种新兴的存储器件，忆阻器工作机理是在外加电压的条件下，在高电阻状态和低电阻状态之间来回切换。

2、过渡金属氧化物忆阻器在进行操作前需要一个较大电压进行初始化，从而使得阻变材料软击穿形成较粗的氧空位导电细丝，接着在电极两端施加负向操作电压，断裂此较粗的氧空位导电细丝，随后施加正向操作电压会形成较细的氧空位导电细丝，实现了低电阻状态和高电阻状态之间来回切换。然而较大的初始化电压意味着外围驱动电路设计复杂化，复杂化的设置意味着忆阻器失效及良率下降。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种叠层结构氧化物忆阻器及制备方法和电子计算机，用于解决现有技术中过渡金属氧化物忆阻器存在的初始化电压较大，导致需要复杂的外围驱动电路的技术问题。

2、本申请第一方面提供了一种叠层结构氧化物忆阻器，包括由下到上依次叠加的导电衬底、阻变复合薄膜以及第二电极；

3、所述阻变复合薄膜为三明治构型的第一氧化铪/掺杂铪的氧化锌/第二氧化铪复合薄膜；

4、所述掺杂铪的氧化锌中铪的掺杂量为5w％～10w％。

5、优选的，阻变复合薄膜中，所述掺杂铪的氧化锌中铪的掺杂量为5w％。

6、优选的，阻变复合薄膜中，所述第一氧化铪的厚度不大于100nm；

7、掺杂铪的氧化锌的厚度不大于50nm；

8、所述第二氧化铪的厚度不大于200nm。

9、优选的，所述导电衬底包括第一电极和基底；

10、所述第一电极覆盖在基底表面。

11、优选的，所述第一电极包括但不限于掺氟氧化锡、掺铟氧化锡、铂金中的至少一种；

12、所述基底包括但不限于导电玻璃、石英玻璃、云母中的至少一种。

13、优选的，所述第二电极包括但不限于金、铂金、氮化钛中的至少一种。

14、优选的，所述基底的厚度为1～2mm；

15、所述第一电极的厚度为200～400nm；

16、所述第二电极的厚度为80～100nm。

17、本申请第二方面提供了一种叠层结构氧化物忆阻器的制备方法，用于制备第一方面所述一种叠层结构氧化物忆阻器，制备方法包括步骤：

18、步骤s1、将第一氧化铪前驱体溶液旋涂在导电衬底表面，烘干后得到叠加氧化铪薄膜的导电衬底；

19、步骤s2、将掺杂铪的氧化锌前驱体溶液旋涂在氧化铪表面，烘干后得到叠加掺杂铪的氧化锌薄膜的导电衬底；

20、步骤s3、将第二氧化铪前驱体溶液旋涂在导电衬底表面，依次烘干、退火后得到叠加阻变复合薄膜的导电衬底；

21、步骤s4、以第二电极为靶材，经磁控溅射得到叠加第二电极的导电衬底。

22、优选的，步骤s1中，第一氧化铪前驱体溶液浓度为0.1～0.2mol/l,旋涂次数为2～3次，烘干温度为100～400℃，时间为10～30min；

23、步骤s2中，掺杂铪的氧化锌溶液浓度为0.1～0.2mol/l,旋涂次数为1～2次，烘干温度为100～400℃，时间为10～30min；

24、步骤s3中，第二氧化铪前驱体溶液浓度为0.1～0.2mol/l,旋涂次数为2～3次，烘干温度为100～400℃，时间为10～30min，退火温度为500～700℃，时间为5～10min。

25、优选的，步骤s1～步骤s3中，所述旋涂的过程包括依次进行低速旋涂和高速旋涂；

26、所述低速旋涂的速度为800～1200r/min，时间为10～15s；

27、所述高速旋涂的速度为2500～3500r/min，时间为15～25s。

28、本申请第三方面提供了一种电子计算机，包括电子计算机硬件和软件，所述电子计算机硬件包括运算器、控制器、输入设备、输出设备以及上述叠层结构氧化物忆阻器。

29、需要说明的是，包括中央处理器等运算器和控制器核心元件、鼠标等输入设备、显卡等输出设备以及叠层结构氧化物忆阻器的计算机硬件，由于以叠层结构氧化物忆阻器作为储存器，叠层结构氧化物忆阻器功耗、读写速度等性能都优于传统的存储器，使得本专利申请提供的电子计算机性能由于常规计算机。

30、综上所述，本申请提供了一种叠层结构氧化物忆阻器及制备方法和电子计算机，叠层结构氧化物忆阻器包括由下到上依次叠加的导电衬底、阻变复合薄膜以及第二电极，阻变复合薄膜为三明治构型的氧化铪/掺杂铪的氧化锌/氧化铪复合薄膜，其中，掺杂铪的氧化锌中铪的掺杂量为5w％～10w％；当对叠层结构氧化物忆阻器施加脉冲电压进行性能测试，测试结果表明在施加1.2v～1.6v脉冲电压后，出现了电流突变，说明掺杂铪的氧化锌与氧化铪复合薄膜复合后，能够增大阻变复合薄膜内的氧空位浓度，促进导电细丝的形成，使忆阻器处于低电阻状态，形成较粗氧空位导电细丝的初始化电压仅为1.2v～1.6v，能够解决现有技术中过渡金属氧化物忆阻器存在的初始化电压较大，导致需要复杂的外围驱动电路的技术问题。

技术特征：

1.一种叠层结构氧化物忆阻器，其特征在于，包括由下到上依次叠加的导电衬底、阻变复合薄膜以及第二电极；

2.根据权利要求1所述的一种叠层结构氧化物忆阻器，其特征在于，阻变复合薄膜中，所述掺杂铪的氧化锌中铪的掺杂量为5w％。

3.根据权利要求1所述的一种叠层结构氧化物忆阻器，其特征在于，阻变复合薄膜中，所述第一氧化铪的厚度不大于100nm；

4.根据权利要求1所述的一种叠层结构氧化物忆阻器，其特征在于，所述导电衬底包括第一电极和基底；

5.根据权利要求1所述的一种叠层结构氧化物忆阻器，其特征在于，所述第二电极包括但不限于金、铂金、氮化钛中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的一种叠层结构氧化物忆阻器，其特征在于，所述基底的厚度为1～2mm；

7.权利要求1-6任一项所述的一种叠层结构氧化物忆阻器的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤s1、将第一氧化铪前驱体溶液旋涂在导电衬底表面，烘干后得到叠加氧化铪薄膜的导电衬底；

8.根据权利要求7所述的一种叠层结构氧化物忆阻器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，第一氧化铪前驱体溶液浓度为0.1～0.2mol/l,旋涂次数为2～3次，烘干温度为100～400℃，时间为10～30min；

9.根据权利要求7所述的一种叠层结构氧化物忆阻器的制备方法，其特征在于，步骤s1～步骤s3中，所述旋涂的过程包括依次进行低速旋涂和高速旋涂；

10.一种电子计算机，其特征在于，包括电子计算机硬件和软件，所述电子计算机硬件包括运算器、控制器、输入设备、输出设备以及权利要求1-6任一项所述的一种叠层结构氧化物忆阻器。

技术总结
本申请属于存储器件技术领域，尤其涉及一种叠层结构氧化物忆阻器及制备方法和电子计算机；本申请提供的叠层结构氧化物忆阻器包括三明治构型的第一氧化铪/掺杂5w％～10w％铪的氧化锌/第二氧化铪复合薄膜为阻变复合层，掺杂5w％～10w％铪的氧化锌的插入能够增大阻变复合薄膜内的氧空位浓度，促进导电细丝的形成，使忆阻器处于低电阻状态，形成较粗氧空位导电细丝的初始化电压仅为1.2V～1.6V，从而解决现有技术中过渡金属氧化物忆阻器存在的初始化电压较大，导致需要复杂的外围驱动电路的技术问题。

技术研发人员：蒋艳平,冯健豪,白粉蕓,朱建元,唐新桂,刘秋香,唐振华
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15