[发明专利]基于Ag-In-Zn-S量子点的低功耗忆阻器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于Ag‑In‑Zn‑S量子点的低功耗忆阻器，包括自下而上依次设置的衬底、底电极、介质层和顶电极；所述介质层为由Ag‑In‑Zn‑S量子点制成的材料膜；所述介质层的底部与所述底电极的顶部接触，所述介质层的顶部与所述顶电极的底部相接触。本发明还公开了该忆阻器的制备方法，包括衬底清洗、干燥；底电极沉积；介质层制备；顶电极沉积。本发明提供的基于Ag‑In‑Zn‑S量子点的忆阻器制备工艺简单，方法高效；本发明的忆阻器具有稳定性高和功耗低等优点，同时在低限制电流的情况下表现出易失性，在高限制电流的情况下表现出非易失性，具有开发交叉开关阵列的选择器以及下一代的节能和高密度存储的巨大潜力。

技术领域

本发明涉及一种基于Ag-In-Zn-S量子点的低功耗忆阻器及其制备方法，属于忆阻器领域。

背景技术

忆阻器又名记忆电阻，是一种反应磁通量和电荷量关系的无源器件，具有电阻的量纲。由于忆阻器通常采用“三明治”结构，结构简单，体积小，封装密度高，同时功耗低，响应速度快，且具有记忆流经电荷量的特性，在突破冯.诺依曼构架，实现类脑计算，并行处理等方面具有巨大潜力，因此吸引了学术界的广泛兴趣。

当通过忆阻器的电荷量积累到一定程度之后，忆阻器的阻值会发生变化，具体体现为其伏安特性曲线形如一个“8”字，称之为滞回曲线。然而忆阻器功耗较高且伏安特性存在不稳定性，这对忆阻器的商业化及其在类脑系统中的应用造成了非常大的阻力。降低器件的功耗和提高忆阻器的可靠性是业内急需解决的技术瓶颈。

寻找理想的有潜力的介质层材料是改善器件性能的一种非常可取及便利的方法。量子点是一种新型的半导体纳米材料，在生物医学、能源、环保等领域有着广泛的应用潜力，近年来也逐步在忆阻器中充当介质层材料。相比于CdS，CdSe，PbS等应用于其他忆阻器的量子点材料，Ag-In-Zn-S量子点是一种新型的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米材料，不含毒性很大的镉或铅等重金属元素，对人体无害，有利于环境保护，在太阳能电池、发光二极管等领域具有取代其他有毒重金属量子点的巨大应用潜力。然而国际上对于在忆阻器中引入Ag-In-Zn-S量子点作为介质层材料的研究仍不充分。

发明内容

本发明的目的在于克服现有忆阻器功耗高均一性不良的问题，提供一种基于Ag-In-Zn-S量子点的低功耗忆阻器及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种基于Ag-In-Zn-S量子点的低功耗忆阻器，包括自下而上依次设置的衬底、底电极、介质层和顶电极；所述介质层为由Ag-In-Zn-S量子点制成的材料膜；所述介质层的底部与所述底电极的顶部接触，所述介质层的顶部与所述顶电极的底部相接触。

进一步的，所述顶电极为Ag层，Ag层的厚度为100nm；所述底电极为Pt层，Pt层的厚度为100nm；所述衬底层为硅衬底层。

进一步的，所述底电极设置于衬底上。

进一步的，所述底电极和所述顶电极使用不同的掩模版制备而成。

一种基于Ag-In-Zn-S量子点的低功耗忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、衬底清洗：将衬底进行清洗处理，依次经过超纯水超声、丙酮超声、乙醇超声清洗，每次清洗15min；

步骤2、衬底干燥：对经过步骤1清洗处理后的衬底做干燥处理，将衬底取出放入培养皿，置于烘干箱中在80℃下烘干20min取出；

步骤3、底电极沉积：在经过步骤2干燥处理后的衬底中心处固定第一层掩膜版，并将衬底固定在溅射腔的靶台上、将腔内抽至真空状态后开始溅射，将底电极材料作为溅射源，通过磁控溅射仪溅射沉积，使底电极材料均匀、完全覆盖在衬底上表面，得到底电极；