[发明专利]一种有机阻变存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于存储器技术领域，具体涉及一种有机阻变存储器及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的蓬勃发展，各类消费类电子产品的快速发展。电子产品的体积的向小型化发展，而对存储容量的需求则向大容量的方向发展。目前，存储器以Flash存储器为主，但基于电荷存储机制的Flash存储随着器件尺寸不断缩小其发展受到限制。随着隧穿层厚度的不断减小，电荷的泄露将会变得越来越严重，这将直接影响Flash存储器的性能。随着传统存储单元结构发展已逼近物理尺寸极限，多种新型非易失性存储器已被研究和开发，包括电致阻变存储器（RRAM）、磁存储器（MRAM）、铁电存储器（FRAM）和相变存储器（PRAM）。其中，RRAM利用阻变介质材料的电阻在电场作用下发生高电阻和低电阻的转换来实现数字信息“0”和“1”的存储。因其具有结构简单、可缩小性好、存储密度高、功耗低、读写速度快、反复操作耐受力强、数据保持时间长等优点，受到了产业界和学术界的广泛关注。

目前，对RRAM的研究和开发，其阻变材料主要集中在金属氧化物材料，如ZnO、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、SnO₂、Al₂O₃等。将有机材料作为阻变材料，并将其制造RRAM器件的研究相对较少。

聚酰亚胺类高分子材料具有优异的热稳定性、高的透光性以及低介电常数等性能。其中，一些含有电子给体和电子受体基团的聚酰亚胺类材料被证明具有电双稳态存储性能。

有机RRAM存储器不仅具有无机RRAM存储器的优势外，还具有成本低，可制作柔性存储器件，材料可设计分子结构以提高器件的存储性能等优势。但是，有机阻变存储器的研究刚起步，需要进一步提高器件的高低电阻比，从而降低数据读写的难度以及误操作。而且有机材料大多表现出化学稳定性和热稳定性差等问题。这些都是阻碍有机阻变存储器发展的关键难题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机高分子阻变存储器及其制备方法。 

实现本发明目的的技术方案是：

一种有机阻变存储器，包括由下至上叠接的衬底、下电极、阻变层、上电极，与现有技术不同的是：存储结构为阵列式结构，阻变层的有机阻变转换材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚醚酰亚胺（PEI）的共混物。

所述有机阻变转换材料由PEI与MMA合成，其质量比（PEI:MMA）为0.5 : 2.0%。

所述有机阻变转换材料的厚度为5nm到500nm。

所述的阵列式结构为阻变层的金属条状上电极与下电极呈90度交叉。

一种有机阻变存储器的制备方法，主要包括如下步骤：

（1）合成聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚醚酰亚胺（PEI）的共混物；

（2）清洗衬底并进行干燥处理；

（3）在衬底上制备金属条状下电极；

（4）将共混物涂覆在带下电极的衬底上，然后在80~135℃的环境中对有机膜进行固化反应处理；

（5）在有机阻变层上制备金属条状上电极，与下电极形成90度交叉，制得PMMA/PEI共混物有机阻变存储器。

步骤（1）所述共混物的合成过程为：将PEI溶于三氯甲烷中，再将PEI溶液滴入MMA中，并搅拌均匀后，加入1wt%的引发剂BPO（过氧化苯甲酰）或者AIBN（偶氮二异丁腈），升温至75~85℃搅拌3小时，然后升温至125℃搅拌30分钟获得PMMA预聚物与PEI的共混溶液，加入三氯甲烷进行稀释，合成出分子水平共混物。

步骤（2）所述的衬底包括玻璃、高阻硅片、PET（聚对苯二甲酸乙二酯）、PC（聚碳酸酯）、PS（聚苯乙烯），用有机溶剂进行清洗，并热风烘干。

步骤（3）和（5）所述的条状下电极和上电极包括金属Al、Ag、Au、Cu、Ni、Ti、NiTi、AuTi和Pt，金属电极的制备采用蒸镀工艺。

步骤（4）所述的涂覆方法，是将共混物通过旋转涂覆方式均匀涂覆在带下电极的衬底上，然后将有机膜放在80~135℃的环境中进行固化反应处理。

本发明的优点是：