一種基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納米阻變存儲器技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，市場對高密度、高速度、低功耗、低成本的非揮發(fā)存儲器的需求日益增大。目前主流的Flash非揮發(fā)存儲器由于自身結(jié)構(gòu)的限制，在不斷縮小的特征尺寸下面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，比如浮柵氧化層厚度無法隨器件尺寸的縮小而無限制的減薄等。因此，探索性能優(yōu)越的下一代非揮發(fā)存儲器成為存儲器領(lǐng)域研宄重中之重。新型存儲器MRAM (磁阻存儲器)、FeRAM (鐵電存儲器)、PRAM (相變存儲器)等目前正受到廣泛關(guān)注，然而這些存儲器仍存在各自的缺點，均不能成為Flash真正的代替者。近年來，一種基于材料阻變性能的RRAM(阻變存儲器)由于具有結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、縮微能力強、保持時間長、讀取速度快、操作電壓低以及與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容等優(yōu)點受到了業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提出一種基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0005]本發(fā)明所述的基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器，包括源級(1)、一維砸化鎘/碳(CdSe/C)雜化納米材料(2)、漏極(3)、二氧化硅氧化層(4)、P型硅片(5)、柵極(6)、封裝層(7 )。二氧化硅氧化層(4)中間水平放置單根一維CdSe/C雜化納米材料(2 )，一維CdSe/C雜化納米材料(2)兩端分別設(shè)有源級(I)和漏極(3)，P型硅片(5)底面中心處設(shè)有柵極(6)，源級(1)、漏極(3)、柵極(6)各引出一根導(dǎo)線，二氧化硅氧化層(4)表面以及P型硅片(5)底面貼有一層封裝層(8)。
[0006]所述的源極和漏極為銀(Ag)、金(Au)或鉑(Pt)。
[0007]所述的導(dǎo)線為銅導(dǎo)線。
[0008]所述的封裝層采用EVA膠膜作為封裝材料。
[0009]本發(fā)明所述的基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器制備方法:在平整的二氧化硅氧化層中間水平放置單根一維CdSe/C雜化納米材料；在一維CdSe/C雜化納米材料兩端以及P型硅底面中心點上銀漿，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，與此同時在源級、漏極和柵極處各引出一根導(dǎo)線，在潔凈的大氣環(huán)境中放置3-5小時；將封裝材料緩慢均勻地貼覆在整個一維CdSe/C雜化納米材料及二氧化硅氧化層上，之后在P型硅底面緩慢均勻貼覆一層封裝材料，在150 °C真空烘箱保溫24小時。
[0010]本發(fā)明在繼承原有阻變存儲器的優(yōu)點上再利用場效應(yīng)管電流放大作用，不僅有效提高了高低阻態(tài)比值，而且可以通過改變柵極電壓極性來恢復(fù)初始狀態(tài)，實現(xiàn)可調(diào)制的基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器。
[0011]本發(fā)明的阻變存儲器，制備工藝簡單，在繼承原有阻變存儲器的優(yōu)點上再利用場效應(yīng)管電流放大作用，不僅有效提高了高低阻態(tài)比值，從而提高阻變存儲器的準(zhǔn)確性，而且可以通過改變柵極電壓極性來恢復(fù)初始狀態(tài)，實現(xiàn)可調(diào)制的基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器，對實際應(yīng)用非常有利。
【附圖說明】
[0012]圖1基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器正面剖視示意圖。其中，I為源級；2為一維CdSe/C雜化納米材料；3為漏極；4為二氧化硅氧化層；5為P型硅片；6為柵極；7為封裝層O
[0013]圖2基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器俯視示意圖。
[0014]圖3為阻變存儲器在未加?xùn)艠O電壓時，漏極與源級在直流電壓3 V~6 V~3 V- (_6V)之間循環(huán)測得電流隨時間的變化曲線，得到一維CdSe/C納米材料高阻與低阻的比值為
1.09。
[0015]圖4為阻變存儲器在施加-5 V柵極電壓30秒后，漏極與源級在直流電壓3 V-5V~3 V- (-5 V)之間循環(huán)測得電流隨時間的變化曲線，從曲線中得知不僅電流得到放大而且一維CdSe/C納米材料高阻與低阻的比值也提高到51.83，有效提高了阻變存儲器的準(zhǔn)確性。由于這里使用的一維CdSe/C納米材料是P型，所以在柵極施加負電壓可以起到電流放大作用。
[0016]圖5為阻變存儲器在源級與漏極間加入頻率為0.1赫茲的5V交流電壓，同時在柵極處施加一電壓并改變電壓極性，電流隨時間的變化曲線。從圖中可以清楚看到在施加5個周期負柵極電壓(_5V、-10V、-15V)后，一維CdSe/C納米材料電流得到放大并且具有更高的存儲準(zhǔn)確性。而在其后施加5個周期正柵極電壓(5V、10V、15V)可以使一維CdSe/C納米材料恢復(fù)到未加?xùn)烹妷簳r的初始狀態(tài)。這說明該阻變存儲器可以通過改變場效應(yīng)管的柵極電壓極性來恢復(fù)初始狀態(tài)。
[0017]通過圖3和圖4對比，再結(jié)合圖5的結(jié)論，該阻變存儲器不僅可以調(diào)制柵極電壓來提高高低阻值比從而有效提高阻變存儲器的準(zhǔn)確性，而且可以改變柵極電壓極性來恢復(fù)初始狀態(tài)，實現(xiàn)可調(diào)制的基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器。在阻變存儲器應(yīng)用領(lǐng)域具有非常重要的的實際意義。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明將通過以下實施例作進一步說明。
[0019]實施例1。
[0020]在平整潔凈的二氧化硅氧化層(規(guī)格2 cmXl cmX 300 nm)中間水平放置單根一維CdSe/C雜化納米材料；在一維CdSe/C雜化納米材料兩端以及P型娃底面中心點上銀楽，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，與此同時在源級、漏極和柵極處各引出一根銅導(dǎo)線(直徑為0.5 mm)，在潔凈大氣環(huán)境中放置3-5小時；將EVA膠膜緩慢均勻地貼覆在整個一維納米結(jié)構(gòu)材料及二氧化娃氧化層上(規(guī)格為2 cmX I cmX0.5 mm)，之后再將P型娃底面(規(guī)格2 cmXl cmXl mm)緩慢均勻地貼覆EVA膠膜，在150°C真空烘箱保溫24小時。
[0021]實施例2。
[0022]在平整潔凈的二氧化硅氧化層(規(guī)格2 cmXl cm X 300 nm)中間水平放置單根一維PbSe/C雜化納米材料；在一維PbSe/C雜化納米材料兩端以及P型娃底面中心點上銀楽，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，與此同時在源級、漏極和柵極處各引出一根銅導(dǎo)線(直徑為0.5 mm)，在潔凈大氣環(huán)境中放置3-5小時；將EVA膠膜緩慢均勻地貼覆在整個一維納米材料及二氧化硅氧化層上(規(guī)格為2 cmXl cmX0.5 mm)，之后再將P型硅底面(規(guī)格
2cmX I cmX I mm)緩慢均勾地貼覆EVA膠膜(規(guī)格為2 cmX I cmX 0.5 mm)，在150°C真空烘箱保溫24小時。
[0023]實施例3。
[0024]在平整潔凈的二氧化硅氧化層(規(guī)格2 cmXl cm X 300 nm)中間水平放置單根一維CdS/C雜化納米材料；在一維CdS/C雜化納米材料兩端以及P型硅底面中心點上銀漿，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，與此同時在源級、漏極和柵極處各引出一根銅導(dǎo)線(直徑為0.5 mm)，在潔凈大氣環(huán)境中放置3-5小時；將EVA膠膜緩慢均勻地貼覆在整個一維納米材料及二氧化硅氧化層上(規(guī)格為2 cmXl cmX0.5 mm)，之后再將P型硅底面(規(guī)格2 cmX I cmX I mm)緩慢均勾地貼覆EVA膠膜(規(guī)格為2 cmX I cmX 0.5 mm)，在150°C真空烘箱保溫24小時。
[0025]實施例4。
[0026]在平整潔凈的二氧化硅氧化層(規(guī)格2 cmXl cm X 300 nm)中間水平放置單根一維PbS/C雜化納米材料；在一維PbS/C雜化納米材料兩端以及P型硅底面中心點上銀漿，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，與此同時在源級、漏極和柵極處各引出一根銅導(dǎo)線(直徑為0.5 mm)，在潔凈大氣環(huán)境中放置3-5小時；將EVA膠膜緩慢均勻地貼覆在整個一維納米材料及二氧化硅氧化層上(規(guī)格為2 cmXl cmX0.5 mm)，之后再將P型硅底面(規(guī)格2 cmX I cmX I mm)緩慢均勾地貼覆EVA膠膜(規(guī)格為2 cmX I cmX 0.5 mm)，在150°C真空烘箱保溫24小時。
[0027]本發(fā)明不局限與上述實例，很多金屬鹽的制備都具有上述實例的效果，而且很多細節(jié)的變化是可行的，但這并不因此違背本發(fā)明的范圍和精神。
【主權(quán)項】
1.一種基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器，其特征是包括源級(I )、一維砸化鎘/碳雜化納米材料(2)、漏極(3)、二氧化硅氧化層(4)、P型硅片(5)、柵極(6)、封裝層(7) ;二氧化硅氧化層(4)中間水平放置單根一維砸化鎘/碳雜化納米材料(2)，一維砸化鎘/碳雜化納米材料(2)兩端分別設(shè)有源級(I)和漏極(3)，P型硅片(5)底面中心處設(shè)有柵極(6)，源級(1)、漏極(3)、柵極(6)各引出一根導(dǎo)線，二氧化硅氧化層(4)表面以及P型硅片(5)底面貼有一層封裝層(8)。
2.權(quán)利要求1所述的基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器的制備方法，其特征是在平整的二氧化硅氧化層中間水平放置單根一維砸化鎘/碳雜化納米材料；在一維砸化鎘/碳雜化納米材料兩端以及P型硅底面中心點上銀漿，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，與此同時在源級、漏極和柵極處各引出一根導(dǎo)線，在潔凈的大氣環(huán)境中放置3-5小時；將封裝材料緩慢均勻地貼覆在整個一維砸化鎘/碳雜化納米材料及二氧化硅氧化層上，之后在P型硅底面緩慢均勻貼覆一層封裝材料，在150 °C真空烘箱保溫24小時。
【專利摘要】一種基于場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的阻變存儲器，包括源級、一維硒化鎘/碳雜化納米材料、漏極、二氧化硅氧化層、P型硅片、柵極、封裝層；在二氧化硅氧化層中間水平放置單根一維硒化鎘/碳雜化納米材料；在一維硒化鎘/碳雜化納米材料兩端以及P型硅底面中心點上銀漿，分別作為場效應(yīng)管的源級、漏極和柵極，在潔凈的大氣環(huán)境中放置3-5小時；將封裝材料貼覆在一維硒化鎘/碳雜化納米材料及二氧化硅氧化層上，之后在P型硅底面貼覆一層封裝材料，150℃真空烘箱保溫24小時。本發(fā)明制備工藝簡單，利用場效應(yīng)管電流放大作用，不僅有效提高了高低阻態(tài)比值，提高了存儲器準(zhǔn)確性，而且可以通過改變柵極電壓極性來恢復(fù)初始狀態(tài)，實現(xiàn)可調(diào)制的阻變存儲器。
【IPC分類】H01L21-8247, H01L27-24, H01L45-00
【公開號】CN104851900
【申請?zhí)枴緾N201510169212
【發(fā)明人】艾易龍, 程抱昌
【申請人】南昌大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月13日