[发明专利]一种室温下忆阻及负电容效应稳定共存器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种室温下忆阻及负电容效应稳定共存器件的制备方法，包括以下步骤：S1：以植物的干燥果皮、根、茎或叶中的至少一种为原料，采用分离法获得植物粉末；S2：将步骤S1获得植物粉末溶解于N‑甲基吡咯烷，制成胶体；S3：将步骤S2获得的胶体在导电基片的导电面制成薄膜作为介电层，将带有介电层的导电基片进行干燥处理；S4：经步骤S3处理后，在介电层表面沉积上电极，获得具有上电极/植物粉末/基片结构的忆阻器件，所述忆阻器件为室温下忆阻及负电容效应稳定共存器件。该制备方法操作简单、薄膜厚度均匀可控、重复性好、沉积速度快、制备成本低、效率高，适合工业化大规模生产，值得在业内推广。

技术领域

本发明属于半导体薄膜器件领域，具体涉及一种室温下忆阻及负电容效应稳定共存器件的制备方法。

背景技术

在这个信息产业发达的时代，随着人口的增长和人们对生活日益的增长的需求，科技日新月异，电子行业以爆炸式地速度迅速发展起来，电子产品日异增加。尤其是存储器在整个IC市场中一直占有十分重要的地位。IC存储器价格上涨，从而推动全球存储器市场规模达到创纪录的853亿美元，同比增长10％。在今后的几年中存储器市场都将非常健康并且快速的发展，并且在2020有望突破1000亿美元的规模，而且市场份额还在不断扩大。目前使用的存储器可以分为两类，即易失性的随机存储器和非易失性存储器。前者主要产品有动态随机存取存储器和静态随机存储器，数据存储速度快，但当结束供电后，所存储的信息将会很快消失，因此易失性存储器存储的信息需要不断刷新。后者主要有ROM(只读存储器)、PROM(可编程存储器)、EEPROM(电可擦除存储器)、Flash(闪存)等，它们的存储速度相对较慢，但是具有断电后仍然能够继续保持存储数据的特性，已经广泛应用于许多小型电子设备中，其中Flash已经成为目前最为成熟的非易失性存储器。

忆阻随机存储器(RRAM)是基于忆阻效应的一种存储器，简称忆阻器，与磁存储器结构类似，存储单元为导体/绝缘体/导体构成的三明治结构，但是介质层两侧不是磁性材料，而是导体材料或半导体材料。一般的情况下，导体为金属，因此忆阻随机存储器的结构为导体/绝缘体/导体型结构。通过施加一定的电压脉冲信号，使导体/绝缘体/导体结构中绝缘层的电阻可以在高阻态(HRS)和低阻态(LRS)之间进行可逆转换，从而实现对数据的写和读。忆阻随机存储器具有存储单元小，微缩性好，功耗低，读写速度快，结构相对简单等优点。另外，若使用有机材料制备忆阻随机存储器可以极大限度的降低器件的成本，降低电子产品对环境的污染。有机阻变材料具有非常好的柔韧性，在未来的柔性电子器件中具有重要的发展潜力。

目前，制备忆阻器的材料主要是半导体，如ZnO，TiO₂，ZrO₂，NiO，BiFeO₃，SrTiO₃，Fe₂O₃等，以及一些有机半导体材料，这样的半导体材料获取难、价格高、不易回收、可持续利用率低，而且有一部分半导体材料具有毒性，对环境和人体都有负面影响。最近，许多科研人员在制备忆阻器件中开始使用无毒的天然生物材料，如蚕丝、蛋白质、蛋清等。但是，蚕丝和蛋白质的价格昂贵，不易获取。在该发明中我们尝试使用天然的生物材料核桃皮来制备忆阻器，不但实现了废物的二次利用，而且核桃皮容易分解，无污染，可持续利用。因此，利用核桃皮制备的忆阻器件具有潜在的低成本，从长远来看将是非常有意义的。材料的忆阻效应和电容效应都是非常有趣的物理现象，但两种现象的共存备受科学家的青睐。人们在干枯树叶制成的器件中观察到了明显的电容效应。但是，目前为止忆阻效应和电容效应稳定共存现象尚未被报道，这将大大制约着一些材料的使用价值。研究室温下忆阻及负电容效应稳定共存器件的制备方法将具有重大的意义，有望为将来开发新型多功能电子器件，为实现更优异的性能的电子器件提供新的途径。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供了一种室温下忆阻及负电容效应稳定共存器件的制备方法，该器件结构简单、性能优异、稳定、重复性好。在下一代新概念存储器件领域具有很好的应用前景。