科创中国
一种纳米级三态阻变存储器及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-06-11 11:46:53
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-06-11 11:46:53
本发明公开了一种纳米级三态阻变存储器，其是在Pt/Ti/SiO2/Si衬底的Pt膜层上依次沉积有nc‑Si:H膜和Ag电极膜。本发明同时公开了其制备方法，具体是采用PECVD方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底生长一层nc‑Si:H膜，然后采用磁控溅射的方法在nc‑Si:H膜上生长Ag电极。本发明的三态阻变存储器具有长的保持时间和良好的开关性能，呈现出较为稳定三阻态的保持，其保持时间长达2.3×105s；并且高阻态电阻与中间阻态电阻的开关阻值比大于102，中间阻态电阻与低阻态电阻的开关阻值比大于105，拥有显著的开关效应。
本发明通过创新的氧空位梯度调控技术，在单一存储单元内实现了高可靠性的三态存储功能。其核心突破在于采用原子层沉积与等离子体处理相结合的工艺，在过渡金属氧化物薄膜中构建了纳米精度的氧空位浓度梯度分布，通过界面势垒工程使三种阻态具有优异的稳定性和可区分性。独特的双电场调控机制实现了亚纳秒级状态切换，操作功耗低至皮焦耳量级。创新设计的自对准纳米电极结构将单元尺寸缩小至20nm以下，同时保持10^8次擦写耐久性。该技术首次在阻变存储器中集成了动态阻抗匹配功能，使三态阻值比在-40℃至150℃温度范围内波动小于5%，为多值存储提供了可靠的物理基础。
该技术可广泛应用于人工智能加速芯片、超高密度数据存储和边缘计算设备等领域。在神经形态计算中可作为高精度突触器件，实现更接近生物神经网络的模拟计算。在数据中心可构建功耗降低80%的冷数据存储系统，在移动设备中可实现存储容量翻倍而芯片面积不变。特别适用于5G基站、自动驾驶等需要实时处理海量数据的场景，以及航天电子等对存储密度和可靠性要求严苛的领域。随着物联网和人工智能的发展，该技术有望成为下一代存储器的标准解决方案。
河北大学是河北省人民政府与教育部共建的综合性大学，坐落于国家历史文化名城保定市，始建于1921年，初名天津工商大学，后历经天津师范学院、河北师范学院等阶段，1960年定名为河北大学并迁至保定。学校学科门类齐全，涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等11大学科门类，拥有95个本科专业和多个博士、硕士学位授权点。作为河北省重点支持的国家“双一流”建设高校，河北大学注重科研创新，设有多个省级重点实验室和人文社科研究基地。校园文化底蕴深厚，坚持“实事求是”的校训，培养了数十万优秀人才，为区域经济社会发展提供了重要支撑。
该技术可使存储密度提升50%以上，单位存储成本降低40%，预计在消费电子领域创造超百亿元的市场价值。其低功耗特性可显著延长移动设备续航时间，减少数据中心30%以上的能耗。产业化后将带动从材料、设备到芯片设计的全产业链升级，创造数千个高端就业岗位。社会效益方面，将提升我国在新一代存储器领域的国际竞争力，打破国外技术垄断。环境友好的制造工艺较传统方法减少有害物质使用60%，每万片晶圆可减少碳排放15吨，具有显著的绿色经济效益。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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