[发明专利]一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器及其制备方法，属于钙钛矿阻变存储器技术领域。本发明提出的一种基于无铅铯锑碘钙钛矿的阻变存储器及其制备方法，不仅工艺简单、还在钙钛矿阻变层中用锑元素取代铅元素，使器件制备过程绿色环保低毒；同时制备的无铅铯锑碘钙钛矿的阻变存储器结构简单，是一种非易失性存储器，具有良好的存储耐久性、较长的数据保持力以及优异的稳定性和可重复性，并且擦写电压低，可在低功耗状态下实现数据存储。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

技术领域

本发明属于钙钛矿阻变存储器技术领域，涉及一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器及其制备方法。

背景技术

存储器是现代信息技术以及人工智能领域重要的组成部分，然而传统浮栅结构的闪存存储器由于存在理论和技术领域的限制，其关键尺寸的缩小导致器件的可靠性和稳定性大幅降低，难以满足未来人类社会爆炸式增长的信息量存储的需要。而阻变存储器以其结构简单、操作电压低、擦写速度快、功耗小、存储密度高、耐久度和可重复性强、与传统互补式金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容性好等优点有望成为下一代非易失性存储器。

阻变存储器是一种基于阻变层材料阻值变化而实现信息记录的存储器件，其典型结构为三明治结构，包括顶电极、阻变层以及底电极。在外加电场的作用下，阻变存储器可以在高阻态和低阻态之间实现可控跳变，由高阻态对应数字逻辑中的“0”、低阻态对应数字逻辑中的“1”，进而实现数据的存储功能。目前，多种功能材料被证实具有阻变性能，例如过渡金属氧化物(例如ZnO、ZrO₂)、钙钛矿材料(例如CH₃NH₃PbI₃、CsPbBr₃)等。基于过渡金属氧化物的阻变存储器通常采用高温制备工艺，对设备要求苛刻，并且制备成本高。近年来，研究发现卤素钙钛矿薄膜不仅制备工艺及设备简单、稳定性高，还具有优异的阻变性能，因而被广泛应用于阻变存储器领域。然而，部分卤素钙钛矿材料含有的铅元素会对人体和环境造成巨大危害，制约了它的大规模应用。

因此，开发一种制备工艺简单、绿色环保并且阻变性能优异、稳定性和可重复性强的阻变存储器成为一个迫切需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器；本发明的目的之二在于提供一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种基于无铅铯锑碘钙钛矿阻变存储器，所述阻变存储器从上至下依次为：顶电极1、Cs₃Sb₂I₉钙钛矿阻变层3、底电极4以及玻璃基底5。

优选的，所述阻变存储器还包括位于顶电极1和Cs₃Sb₂I₉钙钛矿阻变层3之间的有机钝化层2，其中有机钝化层的厚度为5～15nm、边长为1～2cm。

进一步优选的，所述顶电极1为Ag、Al或Au中的任意一种，所述顶电极1为厚度为150～200nm的圆形顶电极或方形顶电极，其中圆形顶电极的直径为100～500μm，方形顶电极的边长为100～500μm；

所述有机钝化层2为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)；

所述Cs₃Sb₂I₉钙钛矿阻变层3的形状为方形，其厚度为250～300nm、边长为1～2cm；

所述底电极4为透明导电玻璃铟锡氧化物(ITO)或透明导电玻璃氟锡氧化物(FTO)的任意一种，所述底电极4的形状为方形，其厚度为150～200nm、边长为1～2cm。

2.上述阻变存储器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：