[发明专利]一种低能耗、高可靠的生物忆阻器的制备方法

说明书

一种低能耗、高可靠的生物忆阻器的制备方法，包括以下步骤：A、将藕块超声清洗后，打碎成粉并用滤网过滤，获得细藕粉；B、将0.02‑0.05mm厚的紫铜片超声清洗、干燥后备用；C、将1‑2份质量的浓度为25％‑50％的聚偏氟乙烯的高氯酸钠溶液与7‑10份质量的细藕粉搅拌混合，制得藕材料胶体；D、将C步的藕材料胶体，以每分钟2000‑5000转的转速旋涂在B步的紫铜片上形成藕介电层；E、D步的紫铜片干燥后，在藕介电层表面真空沉积一层银，即得具有银电极/藕介电层/铜电极结构的生物忆阻器。该法制得的生物忆阻器,其触发电压脉冲的幅值低，能耗低，发热量小，忆阻效应稳定；以其制得的忆阻型存储器稳定、可靠。

技术领域

本发明涉及一种用于制作存储器的忆阻器的制备方法。

背景技术

存储器是21世纪不可或缺的电子元件，它作为人类社会巨大的信息池，对整个世界的发展起到了重要的作用。随着经济社会的快速发展和人工智能的大发展，对更高性能的存储器的开发利用已经越来越迫切。截止2017年NAND flash 和DRAM的市场份额已经提升了10％，其价值已经达到了853亿美元，其在未来的需求是非常巨大。

但是，现有以NAND flash和DRAM为主的半导体存储器，其使用寿命短，难以被降解，在浪费资源的同时，给环境带来了很大的负担。因此，亟待开发具有环境友好，性能稳定，低功耗和尺寸微小的存储器。研究表明，将存储器的存储单元中间的无机材料绝缘层，改为生物有机材料介电层，制作出具有忆阻效应的忆阻器，再以忆阻器为存储单元加外围电路,即可制作成忆阻型存储器。由于生物有机材料，易于获取，成本低，能被生物降解，使得忆阻型存储器减对环境的污染小，其前景诱人。

总之，由生物忆阻器为基础制成的忆阻型存储器是代替传统存储器的理想选择。生物忆阻器基于阻态记忆(电阻记忆效应)形成，其基本结构与通常的磁性存储器的磁性存储单元类似，为上电极/中间层/下电极三层结构，但其中间层由无机材料绝缘层改为有机生物材料介电层。这种生物忆阻器作为存储器的存储单元的工作原理是：通过对忆阻器的金属导体的上、下电极施加一定幅值的从正到负的负向电压脉冲，生物忆阻器的电阻为高阻值的高阻态；相反，当施加一定幅值的从负到正的正向电压脉冲，生物忆阻器的电阻为低阻值的低阻态；在停止施加电压(也即电流停止)后，停止前的阻态(阻值)始终保持不变(称为忆阻效应)；如令高阻值为“0”，低阻值为“1”，则通过施加负向电压来实现“0”的写入，施加反向电压实现“1”的写入。读取时，施加恒定不变的偏压，根据该偏压下，忆阻器表现出来的阻态，读出其存储的信息；如阻态为高阻值，则读出的信息为“0”，否则，读出的信息为“1”。从而实现信息的存储。

目前,已有人成功制备出以蛋白质为介电层的能作为存储单元的生物忆阻器；也有人通过淀粉层掺杂壳聚糖作为介电层制备出能作为存储单元的生物忆阻器。但是，现有的生物忆阻器，其触发(循环)电压脉冲的幅值为6V左右，耗电量大，能耗高，进而导致生物忆阻器的发热量大，忆阻效应不稳定，存储器的稳定性和可靠性差；发热严重时，甚至会导致蛋白质变性或淀粉碳化，整个忆阻型存储器损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种低能耗、高可靠的生物忆阻器的制备方法,该法制得的生物忆阻器,其触发电压脉冲的幅值低，能耗低，发热量小，忆阻效应稳定；以其制得的忆阻型存储器，能耗低、性能稳定、可靠。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种低能耗、高可靠的生物忆阻器的制备方法，包括以下步骤：

A、将藕块超声清洗后，用粉碎机打碎成粉，并用1000到1600目滤网过滤，获得细藕粉；

B、将0.02-0.05mm厚的紫铜片进行超声清洗、干燥后备用；

C、将1-2份质量的聚偏氟乙烯(PVDF)的高氯酸钠溶液与7-10份质量的细藕粉搅拌混合，制得藕材料胶体；其中聚偏氟乙烯(PVDF)的高氯酸钠溶液的质量浓度为25％-50％；