[发明专利]一种钙钛矿忆阻器及其制备方法

说明书

本发明公开了提供了一种钙钛矿忆阻器及其制备方法，包括自下而上排列的底电极、无铅钙钛矿层、聚合物保护层和顶电极层；其中，所述无铅钙钛矿层为无铅金属卤化物钙钛矿，所述无铅金属卤化物钙钛矿为致密的多边形纳米颗粒结构。所述方法包括：在底电极上采用热动态旋涂法旋涂无铅金属卤化物钙钛矿前驱体溶液，退火处理在底电极上形成无铅钙钛矿层；在无铅钙钛矿层上旋涂聚合物溶液，退火，在无铅钙钛矿层上形成聚合物保护层；在聚合物保护层上通过热蒸发制备顶电极，在聚合物保护层上形成顶电极层，得到钙钛矿忆阻器。本发明避免了毒性铅的使用，并且无铅钙钛矿为致密的多边形纳米颗粒，覆盖率高，防止短路。

技术领域

本发明属于存储器技术领域，更具体地，涉及一种钙钛矿忆阻器及其制备方法。

背景技术

阻变式随机存储器因为转变速度快、继承密度高和功率消耗低的优点，在存储器件和人工突触等领域收到越来越多的关注。此外，由于ReRAM简单的金属-绝缘体-金属结构具有实现高集成密度的潜力，甚至克服了当前基于硅的闪存技术的扩展限制。柔性电子因其可弯曲，可折叠，可拉伸或可穿戴等特点而备受瞩目，在这些应用中，柔性存储设备是迫切需要的。到目前为止，尽管许多具有电阻开关特性的材料已经广泛研究，但是关于柔性忆阻器的报道仍然很少。在那些应用于ReRAM的材料中，无机氧化物材料在过去几年中备受关注，特别是无机钙钛矿材料，例如Pr_xCa_1–xMnO₃(PCMO),SrTiO₃(STO),和BaTiO₃。然而，钙钛矿氧化物薄膜仍需高温处理过程，这限制了它们在柔性电子中的应用。

溶液法制备的有机无机铅卤素钙钛矿在各种应用(例如太阳能电池、发光二极管、薄膜晶体管和忆阻器)中展现出无与伦比的性能。钙钛矿杰出的性能归因于出色的材料特性(光吸收强、带隙可调、双极性电荷传输和载流子扩散距离长)。不幸的是，铅的毒性阻碍了进一步的大规模商业化应用。将钙钛矿中的铅元素替代为无毒元素迫在眉睫。用IVA族元素锡(Sn)或锗(Ge)代替有毒的铅是一种有效的办法。然而基于锡或锗的钙钛矿稳定性较差，因为其暴露于空气中时，Sn2+容易氧化为Sn4+，Ge2+容易氧化为Ge⁴⁺。然而，Sn²⁺固有的不稳定性不能完全解决。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种钙钛矿忆阻器及其制备方法，其目的在于采用无铅钙钛矿，避免了毒性铅的使用，并且该无铅钙钛矿为致密的多边形纳米颗粒，使得无铅钙钛矿层的覆盖率高，防止短路。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种钙钛矿忆阻器，包括自下而上排列的底电极、无铅钙钛矿层、聚合物保护层和顶电极层；

其中，所述无铅钙钛矿层为无铅金属卤化物钙钛矿，所述无铅金属卤化物钙钛矿为致密的多边形纳米颗粒结构。

优选地，所述为AgBiI₄钙钛矿、AgBiCl₄钙钛矿、AgBiBr₄钙钛矿中的一种。

优选地，所述无铅钙钛矿层通过热动态旋涂法涂覆于所述底电极上得到。

优选地，所述无铅钙钛矿层的厚度为400-500nm。

优选地，所述聚合物保护层为PMMA、PET、PC中的一种，所述聚合物保护层的厚度为20-30nm。

优选地，所述底电极为镀有氧化铟锡的玻璃；所述顶电极层为银电极层或铜电极层,所述顶电极层的厚度为40-60nm。

按照本发明的另一方面，提供了一种上文所述的钙钛矿忆阻器的制备方法，包括下列步骤：

(1)在底电极上采用热动态旋涂法旋涂无铅金属卤化物钙钛矿前驱体溶液，然后在100-200℃退火处理，在底电极上形成无铅钙钛矿层；