一種基于退火調(diào)節(jié)的電阻式存儲器及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納米電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及單根一維微納米結(jié)構(gòu)材料在不同退火條件下的電阻式存儲器及制備方法。
技術(shù)背景
[0002]存儲器在整個IC市場中是不可缺少的一部分，目前使用的存儲器主要分為揮發(fā)性隨機(jī)存儲器和非揮發(fā)性存儲器兩類。而非揮發(fā)性Flash存儲器因為其傳輸速度快成為整個存儲器市場的主體。隨著電子產(chǎn)品智能時代的來臨，存儲器的持久性要求不斷提高，而且存儲器件的尺寸也在不斷的縮小，這就導(dǎo)致基于MOS結(jié)構(gòu)的Flash閃存的存儲密度很難繼續(xù)提高。因此研發(fā)存儲密度高、存儲速度快、持久性強(qiáng)的非揮發(fā)性存儲器將成為今后存儲器發(fā)展的必然趨勢。
[0003]微納米材料由于其尺寸小而具有許多一般材料所不具備的特性，例如表面缺陷引起的電阻開關(guān)性能就是其特性之一。當(dāng)微納米材料加上一較大反向電壓后電阻會突然減小，也就是由高阻狀態(tài)HRS變?yōu)榈妥锠顟B(tài)LRS，并且通過加較大的正向偏壓材料電阻又會回到原來的高阻狀態(tài)。通過這個性能我們可以把微納米材料做成存儲器件，而且該存儲器件有較好的持久性。由于退火可以影響材料表面缺陷，因此退火也可以調(diào)節(jié)微納米材料存儲器的存儲性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出了一種存儲器的制備方法及調(diào)節(jié)存儲性能的方法。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明所述的電阻式存儲器件包括薄膜基底(1)、單根微納米材料(2)、金屬電極
(3)、銅導(dǎo)線(4)。單根微納米材料(2)放于薄膜基底(I)上，其兩端焊接金屬電極(3)，金屬電極再焊接銅導(dǎo)線(4)。
[0007]本發(fā)明所述的薄膜基底為聚酰亞胺(Kapton)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等不導(dǎo)電型薄膜材料，所述的單根微納米材料為四棱柱狀的硫化鉛(PbS)材料，所述的金屬電極是銀(Ag)電極。
[0008]本發(fā)明所述的存儲器件有三種:一種是兩端都不退火的存儲器件，一種是一端退火的存儲器件，最后一種是兩端都退火的存儲器件。
[0009]本發(fā)明的兩端都不退火的存儲器件制備方法是在厚度為0.5~lmm平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料兩端焊上金屬電極，在潔凈的大氣環(huán)境中放置3~5小時，最后在兩端金屬電極上分別焊接導(dǎo)線，再在潔凈大氣環(huán)境中放置5~10小時。
[0010]本發(fā)明的一端退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料一端焊上金屬電極，接著放入250~300°C的退火爐中退火20min，取出后在潔凈的大氣環(huán)境中放置I小時，再在單根微納米材料的另一端焊上金屬電極，最后在兩端金屬電極上分別焊接導(dǎo)線，在潔凈大氣環(huán)境中放置5~10小時。
[0011]本發(fā)明的兩端都退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料兩端焊上金屬電極，接著放入250~300°C的退火爐中退火20min，取出后在潔凈的大氣環(huán)境中放置I小時，最后在兩端金屬電極上分別焊接導(dǎo)線，在潔凈大氣環(huán)境中放置5~10小時。
[0012]本發(fā)明的柔性結(jié)構(gòu)具有良好的電阻開關(guān)性能，可作為持久性存儲器件使用，器件的制作工藝簡單，有利于實際應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]圖1是電阻式存儲器的正面剖視示意圖。其中，I是薄膜基底，2是單根微納米結(jié)構(gòu)材料，3是金屬電極，4是導(dǎo)線。
[0014]圖2是兩端都不退火存儲器的Ι-v曲線圖，所加的是IV三角波形交流電壓，①-⑥是電壓掃描方向，電流是微安數(shù)量級。從圖中可以看出該器件有非交叉型電阻開關(guān)效應(yīng)。
[0015]圖3是一端退火存儲器的1-V曲線圖，所加的是IV三角波形交流電壓，①-⑦是電壓掃描方向，電流是毫安數(shù)量級。從圖中可以看出該器件有交叉型電阻開關(guān)效應(yīng)。
[0016]圖4是兩端都退火存儲器的1-V曲線圖，所加的是IV三角波形交流電壓，①-④是電壓掃描方向，電流是毫安數(shù)量級。從圖中可以看出該器件有非交叉型類電阻開關(guān)效應(yīng)。
[0017]圖5是兩端都不退火存儲器的存儲性能測試結(jié)果圖，當(dāng)加一個很小的負(fù)偏壓(-0.1V)時，器件電流很小，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。當(dāng)加一個較高的負(fù)偏壓(-2V)時，電流明顯變大并且電壓回到-0.1V時器件電阻減小呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，電阻的改變意味著信息的寫入。而當(dāng)加一個較高的正偏壓(2V)時，器件電流正向增大并且電壓回到-0.1V時器件電阻又變回最初的高阻狀態(tài)，這意味著加高的正向偏壓是一個信息的擦除過程。圖中I是電壓，2是相應(yīng)的電流變化。
[0018]圖6是圖5虛線框部分的放大圖，對應(yīng)著信息寫入和擦除的一個循環(huán)。
[0019]圖7是一端退火存儲器件的存儲性能測試結(jié)果圖，其所加電壓和變化過程與圖5一樣，不同的是器件電流的數(shù)量級。
[0020]圖8是圖7虛線框部分的放大圖，對應(yīng)著信息寫入和擦除的一個循環(huán)。
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例，進(jìn)一步描述本發(fā)明提出的三種電阻式存儲器件。
[0022]實施例1。
[0023]將單根PbS納米線置于平整潔凈的Kapton薄膜基底上，在PbS納米線兩端焊上銀電極，潔凈大氣環(huán)境下放置3小時，再在兩端電極上分別焊接銅導(dǎo)線，在潔凈大氣環(huán)境下放置5小時，這就是兩端都不退火存儲器件。
[0024]從圖5中可以看出，-0.1V讀取電流，加上較高負(fù)偏壓(-2V)后電阻減小電流變大，從而寫入信息。2V高的正偏壓作用后電流回復(fù)到最初狀態(tài)，意味著之前寫入的信息被擦除，這就是一個完整的信息存儲過程。
[0025]實施例2。
[0026]將單根PbS納米線置于平整潔凈的Kapton薄膜基底上，在PbS納米線一端焊上銀電極，潔凈大氣環(huán)境下放置3小時，接著在250°C的退火爐中退火20min，取出在潔凈大氣環(huán)境中放置3小時，再在納米線另一端焊上銀電極，最后在兩端電極上分別焊接銅導(dǎo)線，在潔凈大氣環(huán)境下放置5小時，這就是一端退火存儲器件。
[0027]從圖7中可以看出，其加的電壓及存儲過程和圖5 —樣，但是其相應(yīng)的電流大小不同，這就說明可以通過退火來調(diào)節(jié)存儲器的存儲性能。
[0028]實施例3。
[0029]將單根PbS納米線置于平整潔凈的Kapton薄膜基底上，在PbS納米線兩端焊上銀電極，潔凈大氣環(huán)境下放置3小時，再在兩端電極上分別焊接銅導(dǎo)線，接著在250°C的退火爐中退火20min，取出在潔凈大氣環(huán)境中放置5小時，這就是兩端都退火存儲器件。
[0030]由于PbS等納米材料的存儲和其表面缺陷有關(guān)，兩端退火可以有效的消除表面缺陷，所以其表現(xiàn)出類電阻開關(guān)性能。
[0031]本發(fā)明并不局限于PbS納米材料制成的存儲器件，很多其它納米材料都有類似的現(xiàn)象，因此該方法具有一定的適用性。
【主權(quán)項】
1.一種基于退火調(diào)節(jié)的電阻式存儲器，其特征是包括薄膜基底(1)、單根微納米材料(2)、金屬電極(3)、銅導(dǎo)線(4)，單根微納米材料(2)放于薄膜基底(I)上，其兩端焊接金屬電極(3)，金屬電極再焊接銅導(dǎo)線(4); 所述的薄膜基底為聚酰亞胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜材料，所述的單根微納米材料為四棱柱狀的硫化鉛材料，所述的金屬電極是銀電極； 所述的電阻式存儲器為兩端都不退火、一端退火或兩端都退火。2.權(quán)利要求書I所述的一種基于退火調(diào)節(jié)的電阻式存儲器的制備方法，其特征是所述的兩端都不退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料兩端焊上金屬電極，在潔凈的大氣環(huán)境中放置3~5小時，最后在兩端金屬電極上分別焊接導(dǎo)線，再在潔凈大氣環(huán)境中放置5~10小時。3.權(quán)利要求書I所述的一種基于退火調(diào)節(jié)的電阻式存儲器的制備方法，其特征是所述的一端退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料一端焊上金屬電極，接著放入250~300°C的退火爐中退火20min，取出后在潔凈的大氣環(huán)境中放置I小時，再在單根微納米材料的另一端焊上金屬電極，最后在兩端金屬電極上分別焊接導(dǎo)線，在潔凈大氣環(huán)境中放置5~10小時。4.權(quán)利要求書I所述的一種基于退火調(diào)節(jié)的電阻式存儲器的制備方法，其特征是所述的兩端都退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料兩端焊上金屬電極，接著放入250~300°C的退火爐中退火20min，取出后在潔凈的大氣環(huán)境中放置I小時，最后在兩端金屬電極上分別焊接導(dǎo)線，在潔凈大氣環(huán)境中放S 5-10小時。
【專利摘要】一種基于退火調(diào)節(jié)的電阻式存儲器，包括薄膜基底（1）、單根微納米材料（2）、金屬電極（3）、銅導(dǎo)線（4），單根微納米材料（2）放于薄膜基底（1）上，其兩端焊接金屬電極（3），金屬電極再焊接銅導(dǎo)線（4）；所述的薄膜基底為聚酰亞胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜材料，所述的單根微納米材料為四棱柱狀的硫化鉛材料，所述的金屬電極是銀電極；所述的電阻式存儲器為兩端都不退火、一端退火或兩端都退火。本發(fā)明的柔性結(jié)構(gòu)具有良好的電阻開關(guān)性能，可作為持久性存儲器件使用，器件的制作工藝簡單，有利于實際應(yīng)用。
【IPC分類】H01L45/00
【公開號】CN104993048
【申請?zhí)枴緾N201510363761
【發(fā)明人】歐陽騰飛, 程抱昌, 鄭見平
【申請人】南昌大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月25日