[发明专利]一种基于纳米级单层阻变膜的忆阻器制备方法

摘要

本发明公开了一种基于纳米级单层阻变膜的忆阻器制备方法，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阻变膜的忆阻器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，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<x<1；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；第四步，以材质为Au、Ag或Pt的靶材，采用热喷涂方法，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，得到上电极；最后，在700‑900℃下热处理10‑30分钟，即得单层纳米阻变膜忆阻器。