[发明专利]一种基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米电子器件技术领域。

技术背景

存储器在整个IC市场中占据着举足轻重的地位，而Flash存储器以其传输速度快、制作工艺廉价等性能成为整个存储器市场的主体。然而，随着存储器件尺寸的不断缩小，由于栅绝缘层厚度减小而引起的隧穿效应会影响器件的稳定性，因此基于MOS管阈值的Flash闪存的存储密度很难得到继续提高。此时，研发存储密度高、存储速度快的非挥发性新型存储器成为今后存储器发展的必然趋势。

当压力作用于材料时，材料的电阻会发生变化，此为压阻效应。纳米尺度下很多材料的性能会发生奇特的变化，相对于传统块体材料而言，有些纳米材料的压阻系数很高，但其阻值通常只是在应力作用时才改变，作用结束后阻值又将恢复，这种巨压阻效应只能应用于与应力有关的传感器。如果材料在应力作用结束后能满足以下条件：阻值仍改变，且变化值能取决于所产生的应变；变化后的阻值能保存，并能通过其它方式(如电场)恢复，那么这种材料也就有可能制作成新型的可擦写的应力写入型数据存储器件。这种器件将因此成为非挥发性存储器件中的一员，并有着巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件，包括聚合物基底（1）、一维微纳米材料薄膜（2）、金属电极（3）、导线（4）、聚合物封装层（5）；一维微纳米材料薄膜（2）放置在聚合物基底（1）上，其两端焊接金属电极（3），金属电极（3）焊接导线（4），聚合物封装层（5）将整个微纳米材料薄膜结构封装在聚合物基底（1）上。

所述的聚合物基底、聚合物封装层的聚合物为聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

所述的一维微纳米材料薄膜为氧化锌（ZnO）、硫化锌（ZnS）、二氧化锡（SnO₂）、三氧化二铟（In₂O₃）或碳纳米管中的一种。

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。

本发明还提出一种基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件的具体尺寸：聚合物基底（1）厚度为3-5 mm；一维微纳米材料薄膜结构（2）厚度为0.1-0.2 mm；聚合物封装层（5）厚度为1-2 mm。

本发明还提出微纳米材料薄膜的制备方法：将一维纳米材料经超声分散于二甲基甲酰胺（DMF）中，离心获得上层清液，再通过聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米孔洞膜板真空过滤在其表面形成过滤膜，干燥即得一维微纳米材料薄膜。

本发明提出一种基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件的制备方法：在模具中加入聚合物基底（1），洁净大气环境下室温固化24 h；将所制一维微纳米材料薄膜（2）置于聚合物基底（1）上，在一维微纳米材料薄膜两端制备电极（3），在洁净的大气环境中放置3-5 h；在电极（3）两端焊接铜丝作为导线（4），在洁净的大气环境下放置3-5 h；将聚合物封装层（5）缓慢的涂覆在一维微纳米材料薄膜（2）及电极（3）上，在洁净的大气环境中放置24 h。

本发明所述的柔性块体结构具有良好的柔韧性，整个器件具有优异的电阻开关性能，可有效地应用于应力写入型数据存储器件。此外，本发明所述器件的制作工艺相对简单，十分有利于实际中的应用。

附图说明

图1 基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件的俯视图。

图2 基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件的侧视图。

图中1为聚合物基底；2为一维微纳米材料薄膜；3为电极；4为导线；5为聚合物封装层。

图3 实施例的基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件测试结果图，图中实线部分表示电流，虚线表示电压，点线表示选定区域。

图4 为图3中选定区域的放大示意图。可以看出，信息通过10 V电压擦除，1 V电压下读取，然后在外界电压不变的情况下通过压应变写入(写时电阻上升)，应变去除后电阻减小。器件的电阻会随着所施加的应力不同而发生改变，低电阻及高电阻之间的转换即实现了数据的存储于擦写。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，进一步描述本发明提出的基于一维微纳米材料薄膜结构的应力写入型数据存储器件。