[发明专利]一种基于无机分子晶体的忆阻器件、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种基于无机分子晶体的忆阻器件，其特征在于，包括：自下而上依次排列的衬底、底电极层、介质层、活性金属层和顶电极层，其中所述介质层包括无机分子晶体薄膜、活性金属掺杂的无机分子晶体薄膜和二维无机分子晶体单晶中的一种。

2.如权利要求1所述的忆阻器件，其特征在于，所述无机分子晶体薄膜和二维无机分子晶体单晶的材料包括α-Sb₂O₃、α-Bi₂O₃、SbN₉、P₄Se₃、S₈、HgI₂、InI₃、GeI₄、SbI₃和TeCl₄中的一种。

3.如权利要求1所述的忆阻器件，其特征在于，所述活性金属掺杂的无机分子晶体薄膜包括在α-Sb₂O₃、α-Bi₂O₃、SbN₉、P₄Se₃、S₈、HgI₂、InI₃、GeI₄、SbI₃或TeCl₄中掺杂活性金属Ag、Cu或Ni；该活性金属的掺杂量为10％～20％，所述掺杂量为活性金属与无机分子晶体薄膜中所有原子的原子比。

4.如权利要求1所述的忆阻器件，其特征在于，所述介质层的厚度为10-500nm。

5.如权利要求1所述的忆阻器件，其特征在于，所述活性金属层包括Ag、Cu或Ni，所述活性金属层的厚度为10-100nm；所述底电极层包括Au或Pt，所述底电极层的厚度为10-500nm；所述顶电极层包括Au、Pt、Ag、Cu、Ni或ITO，所述顶电极层的厚度为50-200nm。

6.一种权利要求1-5任一项所述的忆阻器件的应用，其特征在于，用于功耗低于40nW的领域，所述功耗P_SET通过下式表示：P_SET＝V_SET×I_SET，V_SET为忆阻器件从高阻态切换至低阻态时，高阻态的电压值，I_SET为忆阻器件从高阻态切换至低阻态时，高阻态的电流值。

7.一种权利要求1-5任一项所述的基于无机分子晶体的忆阻器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在衬底表面沉积底电极层，在底电极层上形成无机分子晶体薄膜、活性金属掺杂的无机分子晶体薄膜或二维无机分子晶体单晶，得到介质层；

(2)在所述介质层上依次形成活性金属层和顶电极层，得到忆阻器件。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中在底电极层上形成无机分子晶体薄膜包括：采用镀膜的方法在底电极层上形成无机分子晶体薄膜；所述在底电极层上形成二维无机分子晶体单晶：采用化学气相沉积法得到二维无机分子晶体单晶薄片后并将薄片转移至底电极上，形成二维无机分子晶体单晶；所述在底电极层上形成活性金属掺杂的无机分子晶体薄膜包括：采用共溅射的方法在底电极层上共沉积无机分子晶体材料和活性金属材料形成活性金属掺杂的无机分子晶体薄膜。