[发明专利]一种双极型纳米薄膜忆阻器的制备方法

摘要

本发明公开了一种双极型纳米薄膜忆阻器的制备方法，其运用在偏压下产生的空穴和电离氧离子为载流子，依靠空穴和电离氧离子产生量的变化实现器件电阻的变化的原理，在现有技术的基础上，从简化工艺与阻变膜纳米陶瓷材料的化学配方两方面着手通过省略掉阻变膜陶瓷材料的预先烧结步骤、选用纳米陶瓷烧结温度更低的原料，结合采用更低的煅烧温度；并通过以Mg2+部分取代Ti4+进行B位取代，以增大Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x分子结构的不对称性、提高内部空穴量等技术手段，简化了制备工艺、缩短了工艺流程、降低了生产能耗和制造成本，并大幅提升了忆阻器的忆阻性能。

主权项

一种双极型纳米薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，采用水热法制备Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x靶材，具体步骤如下：(1)、原料混合：将Sr(NO3)2、Ti(OC4H9)4和Mg(NO3)2，按1∶(1‑x)∶x的摩尔比混合，其中，0.0001≤x≤0.03；将上述混合物溶于10％‑20％的稀硝酸中，放在磁力搅拌器上，进行搅拌，使其完全溶解；(2)、粉体制备向上述溶液中缓慢滴加NaOH溶液直至沉淀完全，过滤沉淀并用去离子水洗涤，滴加NaOH溶液并调节pH值，并装入反应釜中，放入事先达到确定温度150℃的恒温干燥箱内，水热反应24小时；水热反应后，将反应釜自然冷却至室温，将反应釜中所得的样品用去离子水反复清洗直到去除所有可溶性盐，于60℃下烘干后得到Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x粉体；(3)、造粒：在Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x粉体中加入聚乙烯醇溶液作为粘结剂，拌和均匀后，过40目筛进行造粒；其中：聚乙烯醇溶液的质量百分比浓度为2‑5％；聚乙烯醇溶液的加入量与Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x粉体的质量比为2‑5∶100；(4)、靶材成型：将造粒后的混合料置于压片机上压制成块状；然后，将所得块状混合料切割成直径为20‑150mm，高度为2‑10mm的圆柱片，即得Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x靶材；第二步，下电极的制备：所选取的下电极为复合层结构，自上向下依次包括Pt层、TiO2层、SiO2层和Si基片层；第三步，单层纳米忆阻膜的制备：将所制得的Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法，将Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x沉积在下电极的表面上；然后，在700‑900℃下热处理10‑30分钟，得到化学成分为Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x的单层陶瓷纳米薄膜，即为单层纳米忆阻膜；第四步，以材质为Au、Ag或Pt的靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法，将Au、Ag或Pt沉积在上述的化学成分为Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x的单层陶瓷纳米薄膜上，制得上电极，即得成品；或者：将In‑Ga电极液，采用表面印刷方法镀在上述的化学成分为Sr(Ti1‑xMgx)O3‑x的单层陶瓷纳米薄膜上，制得上电极，即得成品。