[发明专利]基于单根一维纳米结构材料的压力响应存储器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米电子器件技术领域，具体涉及单根一维纳米结构材料压力响应存储器件及其制备方法。

技术背景

存储器在整个IC市场中占有十分重要的地位，目前使用的存储器可分为挥发性随机存储器和非挥发性存储器两类。挥发性存储器的数据存储速度很快，但当供电结束后存储的资料会立即消失；非挥发性存储器的存储速度较慢，但能在供电结束后继续保存数据。当前，非挥发性存储器的主流为Flash技术，其原理是通过利用浮栅电荷存储技术改变MOS管的阈值特性以实现数据的存储，但随着器件尺寸的逐渐减小，基于MOS结构的Flash闪存的存储密度很难继续提高。因此研发存储密度更高，兼具RAM存储器的高速存储特性以及Flash存储器的非挥发性特性的新型存储器是今后存储器发展的必然趋势。

当压力作用于块体材料时会导致其电阻变化，即压阻效应。而纳米尺度下很多材料的性能会发生奇特的变化，相对于块体结构，有些材料其纳米结构的压阻系数会变得很高，但其阻值只有在应力作用时才改变，作用结束后又将恢复，如果材料在应力作用后能满足以下条件：阻值仍改变且变化值取决于所产生的变化；变化后的阻值能保存且能通过其他方式恢复，那么这种材料就有可能制作成新型的可擦写应力写入型数据存储器件。

发明内容

本发明的目的在于提出了基于单根一维纳米结构材料压力响应存储器及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的基于单根一维纳米结构材料的压力响应存储器件，包括薄膜基底（1）、单根一维纳米结构材料（2）、金属电极（3）、导线（4）、封装层（5）。单根一维纳米结构材料（2）放置在薄膜基底（1）上，其两端焊接金属电极（3），金属电极（3）焊接导线（4），封装层（5）将整个单根一维纳米结构材料封装在薄膜基底（1）上。

所述的薄膜基底为聚酰亚胺（Kapton）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚苯乙烯（PS）薄膜材料。

所述的单根一维纳米结构材料为硅（Si）、氧化锌（ZnO）、二氧化锡（SnO₂）、三氧化二铟（In₂O₃）、碳/硒化镉（C/CdSe）或碳/硫化镉（C/CdS）。

所述的金属电极为银（Ag）、金（Au）或铂（Pt）。

所述的封装层采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为封装材料。

本发明所述的基于单根一维纳米结构材料压力响应存储器的具体结构为：以薄膜作为基底，厚度为0.5~1 mm；在薄膜基底上放置单根一维纳米结构材料；在单根一维纳米结构材料两端焊接金属电极；在金属电极上焊接导线，直径为0.5 mm；用封装材料将整个单根一维纳米结构材料封装在基底上，厚度为1 mm。

本发明所述的基于单根一维纳米结构材料压力响应存储器的制备方法：在平整的薄膜基底上放置单根一维纳米结构材料；在单根一维纳米结构材料两端焊接金属电极，在洁净的大气环境中放置3-5小时；在两端电极处分别焊接导线，在洁净的大气环境中放置3-5小时；将封装材料缓慢地涂覆整个单根一维纳米结构材料及基底，在洁净的大气环境中放置24小时。

本发明的柔性结构具有良好的电阻开关特性，可作为应力开关器件和应力写入存储器件使用，器件的制作工艺非常简单，对于实际应用十分有利。

附图说明

图1基于单根一维纳米结构材料的压力传感存储器件正面剖视示意图。其中，1为薄膜基底，2为单根一维纳米结构材料，3为金属电极，4为导线，5为封装层。

图2 基于单根一维纳米结构材料的压力传感存储器件俯视示意图。

图3 实施例的单根一维纳米结构材料压力响应存储器件测试结果图，图中2为电压，在0.5-1 V之间周期变化；1.0%静态压应变下单根一维纳米结构材料压力响应存储器件。0.5V电压下应变作用后电阻增大意味着信息可通过应变写入；然后通过1V电压作用后电阻恢复，意味着信息可通过相对高的电场擦除。图中1为电流变化，2为相应的电压。

图4 为图3中虚线框部分的放大图，对应应力写入信息和电压擦除信息一个循环。

具体实施方式

下面通过实施例，进一步描述本发明提出的基于单根一维纳米结构材料的压力响应存储器件。

实施例1。