[发明专利]一种基于二维MXene材料的阻变存储器及制备方法

说明书

本发明公开一种基于二维MXene材料的阻变存储器及制备方法，包括基底、依次叠设在所述基底上的第一电极层、活性层以及第二电极层，所述活性层材质为自氧化的二维MXene材料或二维MXene材料与阻变材料的混合物；所述阻变材料包括：氧化物、硫族化合物、氮化物、硅基材料、有机阻变材料、有机无机杂化阻变材料等。本发明将二维材料MXene自氧化或将其与氧化物通过掺杂的方式进行结合并作为活性层来制备RRAM器件，既可以利用二维MXene表面丰富的活性位点也可以利用氧化物等阻变材料本身的优越性能，因此可以得到制备工艺简单、性能更为优越的存储器件。与基于二维材料的存储器相比，本发明所提出的存储器简化了器件制备工艺，降低了成本，更有利于商业化。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种基于二维MXene材料的阻变存储器及制备方法。

背景技术

二维材料是一类横向尺寸在100nm以上且电子仅可以在两个维度上自由运动的材料，具有极大的比表面积。二维材料自身表面存在一些缺陷，可以用来作为易于利用的电荷捕获位点进行非易失存储器的制备。

阻变存储器(RRAM，Resistive Random Access Memory)以其操作电压低、能耗低、结构简单、易于集成、可小型化、擦写速度快、数据保持能力强等优点被认为将会是新一代主流的非易失存储器，具有很大的发展潜力。

然而，由于材料本身的性质，现有的基于二维材料的非易失存储器本身制备工艺比较复杂、成本较高、制备周期较长。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于二维MXene材料的阻变存储器及制备方法，旨在通过将二维材料与氧化物等阻变材料结合起来，提取两者的优点来制备工艺简单成本低廉且性能优异的RRAM存储器件，以解决现有的RRAM存储器件制备工艺比较复杂、成本较高、制备周期较长的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于二维MXene材料的阻变存储器，包括基底、依次叠设在所述基底上的第一电极层、活性层以及第二电极层，其中，所述活性层材质为自氧化的二维MXene材料；

或所述活性层材质为二维MXene材料与阻变材料的混合物；

所述阻变材料为氧化物、硫族化合物、氮化物、硅基材料、有机阻变材料和有机无机杂化阻变材料中的一种或多种。

所述基于二维MXene材料的阻变存储器，其中，所述二维MXene材料为M_n+1AX_n中的一种或多种，其中，n＝1、2、或3；M为过渡金属；A为IIIA或IVA族元素；X为碳或氮中的一种或两种。

所述基于二维MXene材料的阻变存储器，其中，所述第一电极层与第二电极层的材质独立地为金属、导电聚合物和导电二维材料中的一种或多种。

所述基于二维MXene材料的阻变存储器，其中，所述基底为玻璃、SiO₂、云母、石英、聚合物薄膜和织物中的一种或多种。

所述基于二维MXene材料的阻变存储器，其中，所述二维MXene材料为层数为N的二维MXene材料，N为小于15的正整数。

一种基于二维MXene材料的阻变存储器的制备方法，其中，包括步骤：

提供基底；

在所述基底上沉积第一电极层；

将自氧化的二维MXene材料沉积在所述第一电极层上得到活性层；

或者，将二维MXene材料与阻变材料的混合物沉积在所述第一电极层上得到活性层；

在所述活性层上沉积第二电极层。