[发明专利]一种引线忆阻器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体、电子元器件技术领域，特别涉及一种引线忆阻器及其制备方法。

背景技术

忆阻器的概念由Leon Chua在1971年提出，得名于元件电阻对通过其电量的依赖性和记录性，被认为是除电阻、电容和电感外的第四个基本无源电路元件。忆阻器电阻由M(q)=dΦ/dq描述，即忆阻器阻值与加载在其两端的电压和电流的时间积分相关。对电阻的时间记忆特性使忆阻器在模型分析、基础电路设计、电路器件设计、存储器件、模拟电路和对神经网络记忆行为的仿真等众多领域具有广阔的应用前景。

忆阻行为在众多的材料体系中已有体现，如热敏电阻，离子系统，放电管，但直到在2008年惠普公司的Strukov等人成功以夹在铂金电极中间的TiO₂实现明显的忆阻行为，忆阻器作为第四个基本无源电路元件才被广泛关注。越来越多的材料体系和结构被证实具有忆阻效应，如金属氧化物半导体薄膜（TiO₂，VO₂等），铁磁材料，纳米颗粒聚集体，稀土金属氧化物，钙钛矿结构的化合物等。现在，忆阻器已成为电子电路、信息存储、材料合成和制备、生物智能网络等领域的研究热点。然而，截至目前大多数忆阻器都是纳米尺度上的薄膜器件，能够用于宏观电路上的引线忆阻器并未见诸报道。引线忆阻器作为一种基本电路元件，能够赋予现有的电路设计以更丰富的功能性，可提高相应电路板集成性，同时能为宏观电子产品，如平板电视，向结构更轻、更薄，功能更丰富的方向发展提供新机遇。

发明内容

本发明的目的是提供一种引线忆阻器及其制备方法，能够作为除电阻、电容、电感外的第四种基本无源电路元件实现存储、仿真等功能，在应用中能够丰富现有的电路功能设计，提高现有电路产品功能化、集成化的水平，并为新型电路电子器件的研发和创新提供可能。

一种引线忆阻器，其两条引线分别与1个电极相连，两电极平行正对分布，并通过位于两电极之间的作为有效忆阻功能介质材料相连；所组成的引线忆阻器在电压或电流的加载下对外显示高低电阻状态转变，并且此种阻态转变具有对时间的记忆效应。

所述电极的材料是Au、Pt、Cu、Ag或Ni金属及其导电合金材料，或导电碳材料、导电玻璃、导电有机物材料。

所述引线的材料是Cu、Ag或Fe金属。

所述有效忆阻功能介质材料为ZrO₂、Gd₂O₃、HfO₂、TiO₂、SiO₂、WO_x (0≤x≤3)、CuO_y (0≤y≤1)、TaO_z (0≤z≤2.5)、VO₂、MFe₂O₄、Si、SrTiO_3-cN_d (0≤c≤3,d=2c/3)、LiNbO₂和Nb₂O₅中的一种或多种。

所述MFe₂O₄中M为Mn、Fe、Co或Ni。

在引线忆阻器外包覆一层绝缘材料保护层，并在其与引线忆阻器形成的空间中填充绝缘填充材料，两条引线同侧设置或对向设置。

所述绝缘材料保护层或绝缘填充材料为聚氯乙烯、聚乙烯或树脂绝缘材料中的一种或多种。

一种引线忆阻器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

a. 选取和制备合适体系的有效忆阻功能介质材料；

b. 将步骤a中得到的有效忆阻功能介质材料与电极通过涂覆、压模、蒸镀、溅射或沉积的方法制备成三明治结构，其中有效忆阻功能介质材料位于两电极的中间；

c. 通过点焊或粘结的方法向步骤b中得到的三明治结构两端的电极上添加引线，得到有效忆阻器结构；

d. 通过向步骤c中所获得的有效忆阻器结构包覆绝缘保护层，并在结构空隙中填入绝缘介质得到完整的引线忆阻器。

本发明的有益效果为：

本发明的制造方法简单，成本低，可获得一种能够用于电子电路、数字电子领域的新型无源电子元件，可提高现有数字电路的集成性和功能性，促进电子产品向更轻、更薄、功能更丰富的方向发展。

附图说明

图1为本发明的功能性核心结构示意图；

图2为本发明的一种同侧结构示意图；

图3为本发明Ι-Ι面的横截面示意图；