[发明专利]一种基于纳米级单层Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2阻变膜忆阻器的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于纳米级单层Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2阻变膜忆阻器的制备方法，其运用阻变膜在偏压下产生的空穴和电离氧离子为载流子，并依靠其产生量的变化，以实现器件电阻变化的原理，在现有技术的基础上，从简化工艺和改进阻变膜材料配方两方面着手省略了阻变膜陶瓷材料的预先烧结步骤、并选用金属离子化合价更高、陶瓷烧结温度更低的原料、采用更低的煅烧温度，以使Ca2+部分对Bi3+进行A位取代，以增加阻变膜内部晶格缺陷和空穴、增大了阻变膜层分子结构的不对称性等技术手段，简化了制备工艺、提高了生产效率、降低了生产能耗和生产成本；同时大幅提升了忆阻器的忆阻性能和成品率。

主权项

一种基于纳米级单层Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2阻变膜忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，采用水热法制备Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2靶材，具体步骤如下：(1)、原料混合：将Bi(NO3)3·5H2O3、Ca(NO3)2·4H2O3和Fe(NO3)3·9H2O3，按(1‑x)∶x∶1的摩尔比混合，其中，0.0001≤x≤0.03；将上述混合物溶于10％‑20％的稀硝酸中，放在磁力搅拌器上，进行搅拌，使其完全溶解；(2)、粉体制备向上述溶液中缓慢滴加NaOH溶液直至沉淀完全，过滤沉淀并用去离子水洗涤，滴加NaOH溶液并调节pH值，并装入反应釜中，放入事先达到确定温度200℃的恒温干燥箱内，水热反应24小时；水热反应后，将反应釜自然冷却至室温，将反应釜中所得的样品用去离子水反复清洗直到去除所有可溶性盐，于60℃下烘干后得到Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2粉体；(3)、造粒：将上述粉体进行造粒：按待造粒混合料质量的2‑5％，加入质量百分比浓度为2‑5％的聚乙烯醇溶液，拌和均匀后，过40目筛进行造粒；(4)、Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2靶材的压制成型：将经过造粒后的物料置于压片机上压制成块；然后，将所得块状物料切割成直径为20‑150mm，厚度为2‑50mm的圆片，即得Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2靶材；第二步，选取下电极：取Si基片，以Pt或Au为靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法，将Pt或Au沉积在Si基片上，形成以Si基片为衬底、材质为Pt或Au的下电极；第三步，将所得到的Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法沉积在上述下电极的上表面上；然后，在700‑900℃下热处理10‑30分钟，得到化学成分为Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2的单层陶瓷纳米薄膜；第四步，以材质为Au、Ag或Pt的靶材，采用脉冲激光方法、磁控溅射方法，将Au、Ag或Pt沉积在上述的化学成分为Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2的单层陶瓷纳米薄膜上，制得上电极，即得单层纳米阻变膜忆阻器；或者：将In‑Ga电极液，采用表面印刷方法镀在上述的化学成分为Bi(1‑x)CaxFeO3‑x/2的单层陶瓷纳米薄膜上，制得上电极，即得单层纳米阻变膜忆阻器。