[发明专利]一种二维Ti3C2-MXene薄膜材料及其制备方法和在阻变存储器中的应用

权利要求书

1.一种二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)配制Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液

按配比将钛铝碳粉末加入到由盐酸溶液、去离子水和氟化锂组成的混合溶液中，室温搅拌均匀后获得混合反应液；然后将所得混合反应液加热至30～40℃，在搅拌条件下恒温反应18～30h，反应结束后，将产物离心、清洗至清洗液为中性，得到Ti₃C₂-MXene胶体溶液；再将所述Ti₃C₂-MXene胶体溶液超声处理0.5～2h，得到所述的Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液；

(2)制备Ti₃C₂-MXene薄膜

将步骤(1)获得的Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液滴涂在预处理过的洁净干燥的透明导电基底表面，滴涂结束后，将涂覆有Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液的透明导电基底转移至加热板上，在95～105℃条件下退火处理2～10min，得到Ti₃C₂-MXene薄膜。

2.根据权利要求1所述的二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述钛铝碳与氟化锂的质量比为1：1～1.5。

3.根据权利要求1所述的二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述钛铝碳与盐酸的用量比为1质量份：(10～20)体积份，所述质量份和体积份之间是以g：mL作为基准。

4.权利要求1～3任一项所述二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的制备方法制备得到的二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料。

5.权利要求1～3任一项所述方法制备得到的二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料为阻变层在阻变存储器中的应用。

6.一种基于二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的阻变存储器，其特征在于：所述阻变存储器件从下至上依次包括硬质衬底、底电极、阻变层、顶电极，其中：所述阻变层材料为权利要求1～3任一项所述方法制备得到的二维Ti₃C₂-MXene薄膜。

7.根据权利要求6所述的基于二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的阻变存储器，其特征在于：所述的底电极材料为FTO、ITO、ZTO或AZO中的任一种；所述的顶电极材料为Pt、Au或W中的任一种。

8.根据权利要求6所述的基于二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的阻变存储器，其特征在于：所述的底电极的厚度为100～300nm，所述阻变层的厚度100～450nm，所述的顶电极的厚度为60～100nm。

9.根据权利要求6所述的基于二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的阻变存储器，其特征在于：所述底电极的形状为圆形或矩形，直径或边长为50nm～2cm；所述阻变层的形状为圆形或者矩形，直径或边长为50nm～2cm；所述顶电极的形状为圆形或者矩形，直径或边长为100～900μm。

10.权利要求6～9任一项所述基于二维Ti₃C₂-MXene薄膜材料的阻变存储器的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一、清洗衬底

将生长有底电极材料的衬底依次用去离子水、丙酮、乙醇在超声仪中超声清洗，吹干；

步骤二、预留电极

在步骤一清洗处理后的底电极材料一侧边缘处贴绝缘胶；

步骤三、制备阻变层

(a)配制Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液

按配比将钛铝碳粉末加入到由盐酸溶液、去离子水和氟化锂组成的混合溶液中，室温搅拌均匀后获得混合反应液；然后将所得混合反应液加热至30～40℃，在搅拌条件下恒温反应18～30h，反应结束后，将产物离心、清洗至清洗液为中性，得到Ti₃C₂-MXene胶体溶液；再将所述Ti₃C₂-MXene胶体溶液超声处理0.5～2h，得到所述的Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液；

(b)制备Ti₃C₂-MXene薄膜阻变层

将步骤(a)获得的Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液滴涂在预处理过的洁净干燥的底电极表面，滴涂结束后，将涂覆有Ti₃C₂-MXene纳米片胶体溶液的衬底转移至加热板上，在95～105℃条件下退火处理2～20min，得到Ti₃C₂-MXene薄膜阻变层；

步骤四、制备顶电极

利用磁控溅射沉积技术在阻变层表面沉积顶电极。