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电子信息技术,新型电子元器件

本发明公开了一种用于纳米级相变存储器单元的垂直电极配置结构，其中：垂直电极配置结构包括上层电极材料层、中间相变材料层、下层电极材料层；上层电极材料层和下层电极材料层为非对称上下电极结构，可进行源漏端交换；下层电极材料层的侧方、中间相变材料层的下方配置有绝缘介质保护层。对于低阻晶态，通过构造非对称的上下电极结构，相比较于正对垂直电极结构，增大了等效电阻R，减小了工作电流，避免大电流的隧穿，延长器件寿命。同时，非正对面积分量分流了串联通路电流，增大串联过程电流扩散，也使得工作电流减小，工作电流越小，亚稳态的晶相结构越不容易被击穿。

以硫系相变材料为基底的相变存储器，通过晶相和非晶相之间巨大的电阻差异来存储信息数据，甚至可以做到多级相变存储。这种相变过程随着尺寸减小而具有低功耗、高密度的成本优势，因而业界对纳米级相变存储器的开发极为关注。 目前在相变单元结构设计上比较成熟应用有T型结构、侧墙接触型结构等，其目的是为了降低非晶化过程的电流，从而降低功耗。这种结构把一个相变存储单元视作一个不变的两端元件，通过限制其中一端的截面积，增大非晶化过程的电流密度，降低非晶化过程的电流，从而降低功耗。 事实上在相变单元不断缩小的过程中，相变材料本身的纳米效应逐渐变得不可忽视。尤其是进入10nm尺度以下，晶相阻值非常小，极易隧穿而表现出短接电路的特性。 因此，有必要提出一种适用于纳米级相变单元的新型电极配置结构，来解决纳米级下、低阻晶化过程中隧穿短接的问题。

华中科技大学，简称华中大，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”、“985工程"、"211工程"、入选"强基计划"、"111计划"、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、湖北省2011计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划***，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟、中国人工智能教育联席会理事单位