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专利号: 2022104129020
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:包括自下而上依次设置为衬底、底电极、第一功能层、第二功能层和顶电极;

所述第一功能层和第二功能层为纳米堆叠结构薄膜材料,其中,第一功能层的材料采用HfOy薄膜,第二功能层的材料采用Cu掺杂的TiOx薄膜,其中,0

2.根据权利要求1所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:所述顶电极和底电极的材料采用单层金属电极层、双层复合电极层中的任意一种,所述衬底采用抛光玻璃、硅晶片和导电玻璃中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:所述单层金属电极层的材料采用W、Al、Cu、Ag、Pt、Au、Ti、Zr、Ta中的任意一种;所述双层复合电极层的材料采用Ag/Ti、Au/Ti、Pt/Ti、Ag/Cu、Au/Cu、Pt/Cu中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:所述衬底为抛光玻璃,底电极为Au/Ti复合电极,顶电极为Au电极。

5.根据权利要求4所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:所述底电极、第一功能层、第二功能层、顶电极采用磁控溅射、电子束蒸发或化学气相沉积的任一种工艺形成。

6.根据权利要求5所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:其制备方法包括以下步骤:

(1)清洗衬底:将抛光玻璃使用无水酒精擦拭后烘干备用;

(2)打磨靶材:依次使用粗砂纸和细砂纸打磨Ti靶材、Cu靶材、HfOy靶材和TiOx靶材,再用无尘布擦拭其表面;

(3)制备Au薄膜:使用离子镀膜仪,以Au靶材作为溅射源,调节离子镀膜仪的电流维持在6.5mA~8.5mA,溅射得到厚度10nm~50nm的Au薄膜;

(4)制备底电极:采用直流溅射法,以Ti靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离为‑3

6.5cm~12.5cm,将溅射室真空度抽至3×10 Pa,通入纯度为99.999%的Ar作为工作气体,调节直流功率80w~100w,溅射时间5min~12min,在Au薄膜之上沉积得到厚度为40nm~150nm的Ti薄膜,形成Au/Ti复合电极;

(5)制备第一功能层:采用射频溅射法,以HfOy靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离‑3

为8cm~15cm,将溅射室真空度抽至3×10 Pa,通入纯度为99.999%的Ar作为工作气体,调节直流功率90w~125w,溅射时间5min~15min,在底电极之上沉积HfOy薄膜,形成第一功能层;

(6)制备TiOx薄膜:采用射频溅射法,以TiOx靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离为‑3

8cm~15cm,将溅射室真空度抽至3×10 Pa,通入纯度为99.999%的Ar作为工作气体,调节直流功率80w~125w,溅射时间5min~15min,在第一功能层HfOy薄膜表面沉积TiOx薄膜;

(7)制备第二功能层:采用射频溅射法,以Cu靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离‑3

为8cm~15cm,将溅射室真空度抽至3×10 Pa,通入纯度为99.999%的Ar作为工作气体,调节直流功率25w~55w,在TiOx薄膜内掺入Cu,溅射时间为50s~150s,形成第二功能层Cu掺杂的TiOx薄膜;

(8)退火处理:制备完成第二功能层结束后,冷却1小时;

(9)制备顶电极:使用离子镀膜仪,以金靶材作为溅射源,调节离子镀膜仪的电流维持在4.5mA~8.5mA,溅射时间为20s~120s,在Cu掺杂的TiOx薄膜之上沉积Au薄膜,形成顶电极。

7.根据权利要求6所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:所述底电极的厚度为50nm~200nm, 所述顶电极的厚度为10nm~300nm。

8.根据权利要求6所述的一种铜掺杂的金属氧化物双功能层忆阻器,其特征在于:所述第一功能层的厚度为100nm~600nm,所述第二功能层的厚度为200nm~700nm。