[发明专利]一种二维材料异质结的忆阻器及其制备方法

权利要求书

1.一种二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，自下而上包括衬底、底电极层、二维材料异质结层及顶电极层，其中，所述二维材料异质结层作为中间介质层，厚度为1-50nm，是由两种不同的金属硫化合物构成的两层叠层结构，该叠层结构中的每一层对应其中一种金属硫化合物；

所述二维材料异质结层是由金属叠层结构在氧化性的硫蒸气中直接硫化后形成的；所述金属叠层结构包括两层单质金属结构，这两层单质金属结构中每一层所含的金属元素种类互不相同；

直接硫化的温度为500-1000℃，保温时间为1～30min。

2.如权利要求1所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述二维材料异质结层的厚度为10nm，直接硫化的温度为550℃，保温时间不超过10分钟。

3.如权利要求1所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述两种不同的金属硫化合物具体为两种不同的过渡金属硫化物。

4.如权利要求3所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述过渡金属硫化物为硫化锌、硫化银、硫化钛、硫化镉、硫化亚铜、硫化锗、硫化镉、硫化钨、及硫化钼中的任意2种。

5.如权利要求1所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述衬底为刚性衬底或柔性透明衬底，该衬底能够耐受温度至少为500℃的高温，且不会与硫蒸汽发生反应。

6.如权利要求5所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述刚性衬底为单晶硅表面被氧化形成有氧化层的SiO₂/Si衬底，或者为蓝宝石衬底。

7.如权利要求1所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述顶电极层为Au、Ti、Pt、Al、W、Ag、Cu、ITO、TiN或石墨烯，该顶电极层的厚度为80-200nm；

所述底电极层所采用的材料为金属、导电氧化物、导电氮化物和导电碳材料的任意一种，该底电极层的厚度为1-500nm。

8.如权利要求7所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述顶电极层为Al，该顶电极层的厚度为100nm；

所述底电极层所采用的材料为导电氧化物。

9.如权利要求8所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述底电极层为厚度为10-1000nm的ITO。

10.如权利要求9所述二维材料异质结的忆阻器，其特征在于，所述底电极层为厚度为200nm的ITO。

11.制备如权利要求1－10任意一项所述二维材料异质结的忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备表面设置有底电极层的衬底；

(2)采用镀膜工艺利用掩膜板在所述底电极层上沉积金属叠层结构；其中，所述镀膜工艺为热蒸发、磁控溅射、电子束沉积、溶胶凝胶、化学气相沉积法或涂敷法；

(3)采用真空直接硫化法，对沉积有所述金属叠层结构的衬底进行处理，使所述金属叠层结构硫化形成硫化物材料异质结结构；

(4)在所述异质结结构上旋涂光刻胶，并利用光刻在该光刻胶上定义出顶电极图形；然后，沉积用于形成顶电极层的电极材料，接着剥离光刻胶即可形成顶电极层，由此实现如权利要求1－10任意一项所述二维材料异质结的忆阻器的制备。

12.如权利要求11所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体是采用磁控溅射或者电子束蒸发在所述底电极层上沉积金属叠层结构的；

所述步骤(2)中，所述金属叠层结构为一层金属Mo原子层和一层金属W原子层构成的两层金属结构；

相应的，所述步骤(3)形成的所述硫化物材料异质结结构具体是由MoS₂层与WS₂层构成的MoS₂/WS₂异质结结构。