[发明专利]一种Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子材料制备技术领域，具体涉及一种Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法。

背景技术

氧化锆是一种重要的过渡金属氧化物材料，其化学式为ZrO2，具有良好的光学及电学特性，广泛地应用于反铁磁性材料，电致变色显示器件，化学感应器件等众多微电子领域中。氧化锆薄膜电阻存储器材料具有超低稳定的操作电压、与传统CMOS工艺完全兼容、极低功耗、超快开关速度、高密度多值存储、可嵌入性能强、热预算与容差较好以及抗辐射性良好等诸多优点，作为基于新物理机理的新型器件已经成为下一代非挥发存储器中最重要的材料之一。

然而杂质掺杂是固体研究中一个重要的研究手段，是电、磁、热扰动之外的第四种扰动方式。本发明Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜制备采用了杂质掺杂的研究手段，在电阻转变材料的研究中也是一项重要的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法，其方法工艺简单、成本低。

本发明所采用的技术方案是，一种Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，在相对湿度不大于40%RH的手套箱中，将正丁醇锆、乙酰丙酮和无水乙醇混合后搅拌1～2h至溶液澄清，然后密封陈化20～24h得到氧化锆溶胶；将醋酸铜和甲醇混合搅拌2h后滴加丙烯酸搅拌至溶液澄清，得到掺杂所需的Cu离子；然后将氧化锆溶胶和掺杂所需的Cu离子混合，并在真空的手套箱搅拌8h，得到Cu掺杂氧化锆溶胶；

步骤2，在室温下，以Cu掺杂氧化锆溶胶为前驱液，以氧化锡薄膜基片为基板提拉Cu掺杂氧化锆薄膜，再采用浸渍提拉法在氧化锡薄膜电极上制得Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜，然后将其放置于空气中自然干燥5～10min；

步骤3，对步骤2得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜进行退火处理后在空气中自然冷却，然后将其放入溅射仪中进行顶电极的溅射，即得到Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜。

本发明的特点还在于，

步骤1中正丁醇锆、乙酰丙酮和无水乙醇的摩尔比为1：1：40～45。

步骤1中醋酸铜、丙烯酸和甲醇的摩尔比为1：1：20～25。

步骤1中氧化锆溶胶和掺杂所需的Cu离子的摩尔比为1：0.005～0.02。

步骤3中退火处理的温度为500℃，时间为15～20min。

步骤3中顶电极的溅射的具体操作过程为：将退火处理后的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜放入溅射仪中，将带有周期性的直径为2mm微孔的掩模板固定在溅射仪上，打开开关进行预抽真空，当真空度达到1×10^-3Pa后对Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜进行顶电极的溅射，溅射仪中溅射靶材为Cu，溅射时间为10～15min。

本发明的有益效果是，本发明Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法，工艺简单、设备低廉、成本低，制备得到的Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的表面光洁致密，薄膜质量较好。

附图说明

图1是实施例1退火处理得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜的原子力显微镜扫描图；

图2是实施例2退火处理得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜的原子力显微镜扫描图；

图3是实施例3退火处理得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜的原子力显微镜扫描图；

图4是实施例1～3退火处理得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜的透过率曲线图；

图5是实施例1～3退火处理得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜的吸收常数曲线图；

图6是实施例1～3退火处理得到的Cu掺杂氧化锆凝胶薄膜的光学禁带宽度图；

图7是实施例1制备得到的Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的I-V特性曲线；

图8是实施例4制备得到的未掺杂Cu的氧化锆电阻存储器薄膜的Cu/ZrO₂/ATO异质结I-V曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：