[发明专利]PVAm改性OHP薄膜的应用、聚合物钙钛矿RRAM器件及其制备方法

说明书

本发明公开了PVAm改性OHP薄膜在聚合物钙钛矿RRAM器件中的应用，并且还公开了聚合物钙钛矿RRAM器件及其制备方法，通过用聚乙烯胺（PVAm）离子部分取代钙钛矿结构中的甲铵离子（MA⁺），以制备兼具高开关比、长期稳定性和柔性的聚合物钙钛矿RRAM器件。本发明的聚合物钙钛矿RRAM器件表现出快速响应的、稳定可靠的、可循环擦写的非易失阻变特性，未封装器件在环境条件下的电开关比为10⁵，操作电压为‑0.45 V。通过调控限制电流，器件还可实现多阶阻变特性。此外，柔性聚合物钙钛矿RRAM器件表现出良好的弯折耐受性，其在经过100次反复弯折之后仍维持最初的阻变特性。

技术领域

本发明属于高分子材料及应用技术领域，具体涉及一种PVAm改性OHP薄膜的应用，同时还涉及由其制备的聚合物钙钛矿RRAM器件及其制备方法。

背景技术

阻变随机存储器(RRAM)由于其结构简单，集成度高，运行速度快，功耗低，成本低等特点，被认为是最具有应用前景的新一代非易失存储器之一。在存储介质方面，大量无机和有机材料都已用于RRAM研究。其中，无机钙钛矿存储材料表现出较好的阻变性能，但这种需要高温制备的陶瓷钙钛矿结构很脆，而且组分较为复杂。有机-无机杂化钙钛矿(OHP；化学式为ABX₃，A：有机阳离子，B：无机阳离子，X：卤素离子，如图1a)可以很好地解决上述问题，而且其独特的有机-无机杂化结构和丰富的光电物理性质，如可调的带隙、高载流子迁移率、长载流子扩散长度等，将会带来更好的电存储性能。目前，基于OHP的RRAM研究已取得一定的进展，如开关比已达到10⁵，操作电压低至0.1V。然而，多数OHP RRAM都是在真空或氮气氛围中制备和测试的，它们对大气环境中的湿、氧以及温度变化的抵抗力差成为阻碍OHPRRAM实际应用的重要问题。目前，研究者主要采用器件封装和添加阻隔层等方法来隔绝钙钛矿膜表面与外界环境相互作用，从而改善OHP的环境稳定性问题。然而，环境湿气仍然可以沿钙钛矿的晶界入侵来破坏OHP RRAM器件。在这种情况下，在OHP层中引入聚合物(如PEO，PPMA和PVK)来修饰钙钛矿晶界在改善OHP RRAM稳定性方面似乎是更有效的。然而，这些聚合物与OHP之间是弱相互作用(氢键或配位键)，因而对OHP稳定性的改善也非常有限。

发明内容

本发明的目的是提供PVAm改性OHP薄膜的应用，同时提供由PVAm改性OHP薄膜制备的聚合物钙钛矿RRAM器件及其制备方法是本发明的又一发明目的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

PVAm改性OHP薄膜在聚合物钙钛矿RRAM器件中的应用。

所述PVAm改性OHP薄膜采用以下方法得到：先将聚乙烯胺卤酸盐PVAm·HX、甲基卤化胺MAX和金属卤化物加入到有机溶剂中混合得到钙钛矿前驱体溶液；再旋涂退火处理即得；所述金属卤化物为PbX₂或SnX₂或CuX₂，其中，X为Cl^-、Br^-或I^-。

制备PVAm改性OHP薄膜的体系中MAX和PVAm·HX中的氨基总数与金属卤化物摩尔量相等，其中，PVAm·HX中氨基的摩尔分数为1-50％。

所述有机溶剂为DMF和DMSO的混合物。

聚合物钙钛矿RRAM器件，所述器件包括钙钛矿薄膜层，所述钙钛矿薄膜层为PVAm改性OHP薄膜。

所述聚合物钙钛矿RRAM器件的结构为：Al/P/ITO/PET或Al/P/ITO，其中P为PVAm改性OHP薄膜。

所述聚合物钙钛矿RRAM器件的制备方法，包括以下步骤：1)在ITO玻璃基板或ITO/PET上制备PVAm改性OHP薄膜；2)在PVAm改性OHP薄膜表面通过使用掩膜版真空气相沉积顶电极Al即可。