[发明专利]一种双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器，其特征在于：

包括惰性金属，第一层多孔非晶碳，第二层多孔非晶碳，活性金属，所述惰性金属为底电极，第一层多孔非晶碳设在所述底电极上，所述第二层多孔非晶碳设在第一层多孔非晶碳上，在所述第二层多孔非晶碳上设有活性金属，所述活性金属为顶电极，所述第二层多孔非晶碳上的多孔的孔径尺寸大于第一层非晶碳上的多孔的孔径尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器，其特征在于：所述底电极为惰性金属，在电场作用下不会氧化，不能在介质层中迁移。

3.根据权利要求1所述的一种双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器，其特征在于：所述顶电极为活性金属，在电场作用下，易氧化，能在介质层中发生迁移。

4.根据权利要求1所述的一种双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器，其特征在于：所述第一层多孔非晶碳薄膜，厚度为5-20nm，生长过程中，通入氮氩混合气氛，氮气含量占氮氩混合气体的0.5％-5％，从而能实现退火后孔径尺寸为3-30nm。

5.根据权利要求1所述的一种双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器，其特征在于：所述第二层多孔非晶碳薄膜，厚度为5-40nm，生长过程中，通入氮氩混合气氛，氮气含量占氮氩混合气体的30％-60％，从而能实现退火后孔径尺寸为50-300nm。

6.根据权利要求1-5中任一所述双层多孔结构非晶碳材料的阻变存储器的制备方法，其特征在于有以下步骤：

步骤一：对惰性金属衬底进行清洗，依次倒入丙酮、乙醇、二次去离子水淹没惰性金属衬底，分别在超声清洗机里面超声8-15分钟；

步骤二：在清洗后的惰性金属衬底上，使用磁控溅射的方法，即在高真空通入氩气或氩氮混合气体，在柱状靶或平面靶的阴极和镀膜室壁形成的阳极之间施加几百千伏直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离并加速气体离子轰击阴极，溅射出原子落在阳极上，控制氮气流量占氩氮混合气体流量的比例为0.5％-5％，生长氮掺杂的第一层多孔非晶碳薄膜，厚度在5-20nm之间，生长压强为1Pa，在室温环境生长；

步骤三：在第一层多孔非晶碳薄膜上，使用磁控溅射的方法，即在高真空通入氩气或氩氮混合气体，在柱状靶或平面靶的阴极和镀膜室壁形成的阳极之间施加几百千伏直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离并加速气体离子轰击阴极，溅射出原子落在阳极上，控制氮气流量占氩氮混合气体的比例为30％-60％，生长氮掺杂的第二层多孔非晶碳薄膜，厚度在5-40nm之间，生长压强为1Pa，在室温环境生长；

步骤四：将步骤三所得器件放置在快速退火炉中，抽真空，500℃退火10-30分钟，薄膜中氮原子两两结合，成氮气分子，从薄膜中溢出，留下空位，生成双层多孔薄膜；

步骤五：在双层多孔薄膜上，使用热蒸发蒸镀法，即利用升高薄膜材料的温度使之溶解然后气化或者直接升华，使气态薄膜材料的原子或分子，再沉积过程，实现蒸镀活性金属，厚度100-200nm。