[发明专利]一种空气稳定型忆阻器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种空气稳定型忆阻器及其制备方法，忆阻器由上至下包括顶电极、有机活性层、底电极和基底，有机活性层由氯代酞菁铜组成，有机活性层的厚度为70~85 nm。制备方法包括先在基底表面生长一层底电极，然后清洗并烘干，接着进行紫外臭氧处理，最后在真空蒸镀系统中依次蒸镀有机活性层和顶电极。本发明的忆阻器具有良好的空气稳定性及耐热耐湿性，并且具有可柔性化制作的优点，其阻值变化可以用来有效地模拟生物突触功能，开拓了可靠的人工突触在空气环境中长期运行的新材料策略。

技术领域

本发明涉及有机二极管忆阻器件，尤其涉及一种具有空气稳定型的耐高温和高湿的忆阻器及其制备方法。

背景技术

具有可重构的依赖于历史电阻切换行为的忆阻器能够模拟生物突触的突触功能，这是构建用于神经形态计算的模拟神经网络的最有前途的技术之一。迄今为止，就单个电子设备的模拟可塑性而言，有机忆阻器可与生物突触相媲美，从而为直接处理生物信号提供了巨大潜力，并且它们可以在操作稳定性方面与无机忆阻器竞争。尽管高性能有机忆阻器的开发已取得显著进展，但稳定性仍然是其实际应用及商业化的关键挑战。例如，3D集成电路在连续和长期运行期间会导致过热问题，这会对计算系统的稳定性和可靠性产生不利影响；此外，由于有机材料对湿度，氧气和温度敏感，因此通常需要表面钝化或封装以防止有机器件受到周围环境的影响。因此，对于开发具有良好稳定性，低成本和用于人工突触应用的简单制造技术的有机忆阻器将成为进一步研究的重点。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种具有空气稳定型的耐高温高湿的忆阻器；本发明的第二目的在于提供一种上述忆阻器的制备方法。

技术方案：本发明的空气稳定型忆阻器，由上至下包括顶电极、有机活性层、底电极和基底，所述有机活性层由氯代酞菁铜组成，所述有机活性层的厚度为70～85nm。

酞菁化合物因其具有大共轭体系的有机小分子而具有优异的化学稳定性，热稳定性，界面粘合性能和良好的机械性能；利用添加氯取代基降低酞菁化合物的HOMO能级使得酞菁不易被空气中的氧和水捕获，从而提高酞菁小分子的空气稳定性，因此使得制备的忆阻器在空气环境下有较高的稳定性，能够保持其原有的结构和性质。优选的氯代酞菁铜为一氯代酞菁铜、二氯代酞菁铜、三氯代酞菁铜以及十六氯酞菁铜中的任意一种。

进一步地，所述底电极选自氧化铟锡、铝、钼、铌、铜、金、钯、铂、钽、钌或银中的任意一种，所述底电极的厚度为130～140nm；优选的，顶电极采用铝作为金属阴极。

进一步地，所述底电极选自氧化铟锡、铝、钼、铌、铜、金、钯、铂、钽、钌或银中的任意一种，所述底电极的厚度为130～140nm；优选的，底电极为生长于衬底材料表面的一层氧化铟锡，并以此作为器件的阳极。

进一步地，所述基底选自导电玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及聚酰亚胺中的任一种；优选的，基底材料为导电玻璃和PET导电膜。

本发明还进一步保护上述空气稳定型忆阻器的制备方法的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在基底表面生长一层底电极，并依次经过ITO清洗剂、超纯水超声清洗并烘干；

步骤二：将上述步骤一烘干的样品进行紫外臭氧处理10～15min；

步骤三：将步骤二处理好的样品放进真空蒸镀系统中，抽真空至腔内压力低于5×10^-4Pa后，开始依次蒸镀有机活性层和顶电极；

步骤四：蒸镀结束后，保持该真空状态待顶电极冷却至室温，得到具有空气稳定型的忆阻器。

进一步地，底电极材料为氧化铟锡，控制底电极厚度为130～140nm；真空蒸镀的有机活性层材料为氯代酞菁铜，蒸镀速率为采用晶振控制厚度在70～85nm；真空蒸镀的顶电极材料为铝，顶电极蒸镀速度为采用晶振控制厚度在90～100nm。