本申請(qǐng)涉及憶阻器，特別涉及一種氧化鎵憶阻器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、氧化鎵因?yàn)榫哂懈邿岱€(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性、低載流子遷移率、寬帶隙以及對(duì)氧敏感等特性，使其成為一種具有發(fā)展前景的阻變材料。由于阻變存儲(chǔ)器(rram)與現(xiàn)有的cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝具有高度的兼容性，因此已將其作為潛在的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行了廣泛的研究。一些代工廠為嵌入式應(yīng)用提供了憶阻器解決方案，但是，由于憶阻器的可靠性相對(duì)較低，而且憶阻器在不同單元之間以及不同設(shè)備制造出來的憶阻器的性能方面差異較大，因此尚未將其作為高密度的獨(dú)立內(nèi)存進(jìn)行批量生產(chǎn)。憶阻器在低功率傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用前景廣闊，憶阻器是非易失性存儲(chǔ)器，即使在沒有電源的情況下，也會(huì)在輸入信號(hào)出現(xiàn)時(shí)響應(yīng)并記錄輸入信號(hào)。憶阻器還被應(yīng)用到邏輯運(yùn)算，因?yàn)樗鼈兡軌蛟谙嗤奈锢砦恢么鎯?chǔ)和處理信息。當(dāng)應(yīng)用于計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，憶阻設(shè)備可以以十字形的形式執(zhí)行向量矩陣乘法。此外，憶阻器也應(yīng)用于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和光電子器件方面。

2、基于此，如何制備出一種可靠性高的新型憶阻器是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N氧化鎵憶阻器及其制備方法，旨在通過低成本的方法制備出一種可實(shí)現(xiàn)神經(jīng)突觸功能的氧化鎵憶阻器。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N氧化鎵憶阻器的制備方法，所述制備方法包括：

3、s1：準(zhǔn)備一硅襯底，將所述硅襯底置于磁控濺射設(shè)備的生長(zhǎng)腔內(nèi)以在所述硅襯底上生長(zhǎng)一層底電極；

4、s2：將樣品放入激光脈沖沉積設(shè)備的生長(zhǎng)腔中，在所述底電極的部分表面上生長(zhǎng)一層氧化鎵的阻變層，所述底電極的表面上保留有未生長(zhǎng)所述阻變層的空余部分，所述空余部分形成所述氧化鎵憶阻器的測(cè)試電極；

5、s3：在所述阻變層上覆蓋掩模板后利用磁控濺射法生長(zhǎng)一層頂電極，得到所述氧化鎵憶阻器。

6、在一實(shí)施例中，所述步驟s2包括：使用遮擋件覆蓋所述底電極的部分表面，所述阻變層生長(zhǎng)在所述底電極未被所述遮擋件覆蓋的表面上，所述底電極被所述遮擋件覆蓋的表面形成所述空余部分。

7、在一實(shí)施例中，所述遮擋件為導(dǎo)電膠帶。

8、在一實(shí)施例中，所述底電極的材質(zhì)為氮化鈦；所述頂電極的材質(zhì)為鉑。

9、在一實(shí)施例中，所述步驟s1中，所述底電極在磁控濺射設(shè)備生長(zhǎng)腔中的真空度低于3×10-6toor后進(jìn)行生長(zhǎng)，在所述底電極的生長(zhǎng)過程中：

10、所述底電極的生長(zhǎng)參數(shù)為：濺射功率為200w，氬氣氣流量為20sccm，時(shí)間為5400s，厚度為280～320nm。

11、在一實(shí)施例中，所述步驟s2中，所述阻變層在激光脈沖沉積設(shè)備生長(zhǎng)腔中的真空度低于3×10-5pa后開始生長(zhǎng)，在所述阻變層的生長(zhǎng)過程中：

12、所述阻變層的生長(zhǎng)參數(shù)為：激光功率為300mj，頻率為3hz，氧氣壓力為0.5pa，時(shí)間為360s，厚度為80～110nm。

13、在一實(shí)施例中，所述步驟s3中，所述頂電極在磁控濺射設(shè)備生長(zhǎng)腔中的真空度低于3×10-6toor后進(jìn)行生長(zhǎng)，在所述頂電極的生長(zhǎng)過程中：

14、所述頂電極的生長(zhǎng)參數(shù)為：濺射功率為200w，氬氣氣流量為100sccm，時(shí)間為900s，厚度為70～80nm。

15、在一實(shí)施例中，所述頂電極包括多個(gè)金屬圖案，每一所述金屬圖案與所述阻變層、所述底電極構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立器件。

16、在一實(shí)施例中，所述金屬圖案為圓形。

17、本申請(qǐng)還提供一種氧化鎵憶阻器，所述氧化鎵憶阻器通過如上所述的制備方法制得。

18、綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N氧化鎵憶阻器及其制備方法，采用磁控濺射設(shè)備制備底電極和頂電極，采用激光脈沖沉積設(shè)備制備氧化鎵阻變層。其中，底電極用于施加信號(hào)，氧化鎵作為阻變層，對(duì)底電極和頂電極施加外加電場(chǎng)，在電流作用下阻變層可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N不同的阻值，通過氧化還原反應(yīng)在阻變層內(nèi)部形成導(dǎo)電細(xì)絲，進(jìn)而使器件阻值發(fā)生變化，可模擬部分神經(jīng)突觸性能。本申請(qǐng)的制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，且所制備的氧化鎵憶阻器具有無電鑄、可模擬神經(jīng)突觸性能等特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟s2包括：使用遮擋件覆蓋所述底電極的部分表面，所述阻變層生長(zhǎng)在所述底電極未被所述遮擋件覆蓋的表面上，所述底電極被所述遮擋件覆蓋的表面形成所述空余部分。

3.如權(quán)利要求2所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述遮擋件為導(dǎo)電膠帶。

4.如權(quán)利要求1所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述底電極的材質(zhì)為氮化鈦；所述頂電極的材質(zhì)為鉑。

5.如權(quán)利要求1所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述底電極在磁控濺射設(shè)備生長(zhǎng)腔中的真空度低于3×10-6toor后進(jìn)行生長(zhǎng)，在所述底電極的生長(zhǎng)過程中：

6.如權(quán)利要求1所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述阻變層在激光脈沖沉積設(shè)備生長(zhǎng)腔中的真空度低于3×10-5pa后開始生長(zhǎng)，在所述阻變層的生長(zhǎng)過程中：

7.如權(quán)利要求1所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述頂電極在磁控濺射設(shè)備生長(zhǎng)腔中的真空度低于3×10-6toor后進(jìn)行生長(zhǎng)，在所述頂電極的生長(zhǎng)過程中：

8.如權(quán)利要求1所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述頂電極包括多個(gè)金屬圖案，每一所述金屬圖案與所述阻變層、所述底電極構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立器件。

9.如權(quán)利要求8所述的氧化鎵憶阻器的制備方法，其特征在于，所述金屬圖案為圓形。

10.一種氧化鎵憶阻器，其特征在于，所述氧化鎵憶阻器通過如權(quán)利1-9中任一項(xiàng)所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N氧化鎵憶阻器及其制備方法，采用磁控濺射設(shè)備制備底電極和頂電極，采用激光脈沖沉積設(shè)備制備氧化鎵阻變層。其中，底電極用于施加信號(hào)，氧化鎵作為阻變層，對(duì)底電極和頂電極施加外加電場(chǎng)，在電流作用下阻變層可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N不同的阻值，通過氧化還原反應(yīng)在阻變層內(nèi)部形成導(dǎo)電細(xì)絲，進(jìn)而使器件阻值發(fā)生變化，可模擬部分神經(jīng)突觸性能。本申請(qǐng)的制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，且所制備的氧化鎵憶阻器具有無電鑄、可模擬神經(jīng)突觸性能等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張法碧,劉志強(qiáng),周娟,李海鷗,孫堂友,劉興鵬,王陽培華,陳贊輝,鄧興,謝仕鋒,李躍,楊萬里
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15