[发明专利]化学气相沉积制备基于无铅全无机钙钛矿薄膜的柔性阻变存储器

说明书

本发明提供了一种化学气相沉积法制备基于无铅全无机钙钛矿薄膜的环境友好型的柔性阻变存储器，器件的结构从下到上依次为柔性衬底、下金属电极、无铅钙钛矿阻变存储层、上金属电极，属于非易失性存储器领域。本发明的步骤如下：步骤1、选择合适的柔性衬底并在其上沉积金属导电薄膜作为下金属电极；步骤2、采用化学气相沉积无铅全无机钙钛矿薄膜作为阻变存储层；步骤3、在阻变存储层的表面沉积上金属导电薄膜作为上金属电极。本发明提供了一种环境友好型柔性阻变存储器的制备方法，通过化学气相沉积合成无铅全无机钙钛矿薄膜，制备的器件具有高的抗弯曲性和优异的电学性能。

技术领域

本领域属于非易失性存储器领域，具体涉及化学气相沉积方法制备基于无铅全无机钙钛矿薄膜的柔性阻变存储器件。

背景技术

有机-无机卤化物杂化钙钛矿由于具有可调谐带隙和长电荷扩散长度等优异的电学性能，近年来引起了人们的极大关注。这类材料目前在包括太阳能电池、光电探测器、发光二极管和阻变存储器等领域具有很广的应用前景。然而，目前仍有一些障碍限制了它们的工业应用。这类材料的限制主要集中在两个方面：一是有机材料的不稳定性，二是铅的毒性对人身体的损害以及对环境的污染。因此，开发出无铅卤化物钙钛矿材料是实现体系材料应用发展的当务之急。

近年来，人们致力于用具有相似电子结构的无毒金属元素取代铅的策略来进行改进。与铅基钙钛矿相比，锡基卤化物钙钛矿表现出相似的电子性能，同时具有更高的载流子迁移率和可调的直接禁带宽度等优点。此外，铯取代有机阳离子可以显著提高卤化物钙钛矿的热稳定性。基于上述考虑，研究锡基卤化物钙钛矿作为无铅全无机钙钛矿在电子领域中的应用具有很大的研究价值。阻变存储器基于双端结构中固有的开关效应，与传统的闪存相比具有读写速度快、编程电压低、耐久性高等优点，引起了人们的极大关注。到目前为止，各种功能材料，如传统的金属氧化物和钙钛矿型氧化物已被用于作为阻变器件的介质材料。

截至目前而言，有许多方法用来合成卤化物钙钛矿材料并制备柔性器件，比如化学气相沉积和旋涂法等。在这些方法之中，旋涂法制备出的薄膜通常缺陷较多，限制了其在器件方面的应用前景。而化学气相沉积制备出的薄膜具有更好的质量等优点，是制备器件理想的制备方法。

发明内容

目前而言，未有报道利用化学气相方法制备基于无铅全无机钙钛矿薄膜的柔性阻变存储器件。鉴于此，本发明通过化学气相方法制备出无铅全无机钙钛矿薄膜，并沉积在柔性衬底上制备阻变器件。

本发明的目的在于提供利用化学气相沉积方法制备基于无铅全无机钙钛矿薄膜的柔性阻变存储器件。本发明通过化学气相沉积方法沉积出具有无铅无机钙钛矿薄膜，同时获得的阻变器件具有高的抗弯曲性和优异的电学性能，在非易失性存储器领域具有广阔的应用前景。

为达到上述的目的，本发明的化学气相沉积方法制备基于无铅全无机钙钛矿薄膜的柔性阻变存储器，包括以下步骤：

1）选择柔性衬底，在其上沉积厚度为50-200nm的金属薄膜作为下金属电极；

2）选择具有双温区的管式炉来合成无铅全无机钙钛矿薄膜，将溴化铅和溴化铯粉末按照相同的摩尔比例分别放在两个石英坩埚里面，然后把石英坩埚相邻的放在管式炉的高温区，将柔性衬底放在低温区。在整个生长过程中通入高纯度氩气的流速为100~400sccm；将高温区在60~120分钟内从室温升到600~1000℃，并保持2~10分钟；同时低温区在10~50分钟从室温升温到250℃，并继续在30~90分钟升温到300℃；自然冷却后得到无铅全无机钙钛矿薄膜，作为器件的存储层；

3）采用直径为20~200μm的掩模版，在无铅全无机钙钛矿薄膜上沉积厚度为50-200nm的金属薄膜，作为上金属电极；

所述步骤1）中的柔性衬底为PET。

所述步骤1）和3）中的上电极和下电极薄膜采用磁控溅射制备，上下金属电极都为惰性金属铂。