[發明專利]基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器與制備方法

有效

• 申請號: 201310262103.0
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103337589A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 吳春艷;吳義良;周國方;王文堅;毛盾;于永強;羅林保;王莉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 徐偉

1.基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器，其特征在于，由絕緣襯底（1）、硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）、銅電極（3）和惰性金屬電極（4）組成；其中，硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）置于絕緣襯底（1）的頂面，硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）的一端由銅電極（3）覆蓋，硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）的另一端由惰性金屬電極（4）覆蓋，即銅電極（3）和惰性金屬電極（4）通過硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）相連接；

絕緣襯底（1）為柔性絕緣襯底或頂部帶有絕緣層（5）的硅基襯底；

構成硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）的材質為硫化亞銅、硒化亞銅或碲化亞銅；硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）為硫屬亞銅化合物納米線、硫屬亞銅化合物納米棒、硫屬亞銅化合物納米管或硫屬亞銅化合物納米帶；硫屬亞銅化合物準一維納米結構單元（2）的軸向長度不小于10μm，硫屬亞銅化合物準一維納米結構單元（2）的徑向長度為100-1000nm；

銅電極（3）的厚度為30~100?nm，蒸鍍方式為電子束蒸發，蒸鍍時真空室氣壓低于1×10^-3Pa，蒸發速率為0.5~1?nm/s；惰性金屬電極（4）為Au、Pt中的任一種或該兩種的復合，惰性金屬電極（4）的厚度為30~100nm，蒸鍍方式為電子束蒸發，蒸鍍時真空室氣壓低于1×10^-3Pa，蒸發速率為0.05~0.1?nm/s；銅電極（3）和惰性金屬電極（4）之間的距離為2~15μm。

2.根據權利要求1所述的基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器，其特征在于，頂部帶有絕緣層（5）的硅基襯底為p型硅片、n型硅片或本征硅片；絕緣層（5）為SiO₂、Si₃N₄或HfO₂中的一種；絕緣層（5）的電阻率大于1×10³Ω·cm；絕緣層（5）的絕緣層厚度為100~500nm；柔性絕緣襯底為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚對萘二甲酸乙二醇酯或聚醚砜，柔性絕緣襯底的電阻率大于1×10⁴Ω·cm。

3.根據權利要求1所述的基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器，其特征在于，基于硫屬亞銅化合物的準一維納米結構的阻變存儲器的開關比大于10⁷、開啟電壓小于0.6V、保持時間大于8000s。

4.根據權利要求1所述的基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器，其特征在于，硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）的化學結構式為Cu_2-xA，其中，A為硫、硒或碲中的任一元素，x的范圍在0~0.25，即Cu與A為非整比的匹配關系。

5.根據權利要求1所述的基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器，其特征在于，硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）的化學結構式為Cu_yA_z，其中，A為硫、硒或碲中的任一元素，y為2、9或7，且當y=2時z=1，y=9時z=5，y=7時z=4，即Cu與A為整比的匹配關系。

6.制造如權利要求1所述基于硫屬亞銅化合物的準一維納米阻變存儲器的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行：?

a）用水熱法合成Cu_2-xA或Cu_yA_z：將2.58g?NaOH和3.42g?KOH放入體積為50mL的圓底燒瓶中，加入20毫升去離子水，攪拌均勻后，依次加入2~2.3?mmol?CuCl或CuCl₂·2H₂O、1?mmol?A粉末，A為硫化鈉、硒或碲，0~2?mL水合肼，繼續超聲攪拌30分鐘后，將其浸入預先加熱至165℃~200℃的油浴鍋中，反應4-8小時后取出，自然冷卻至室溫后，離心分離黑色固體產物，并用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后在真空干燥箱中60℃干燥4~6小時；

其中為了實現非整比化合物的形成，Cu與A的原子數量比為2:1；為了實現整比化合物的形成，Cu與A的原子數量比為2.2~2.3:1；

b）將第一步制得的產物Cu_2-xA或Cu_yA_z，納米結構超聲分散在無水乙醇中，用膠頭滴管吸取適量，逐滴滴在清潔的絕緣襯底（1）上，上述絕緣襯底（1）與工作臺的水平夾角在5到30°，絕緣襯底（1）表面Cu_2-xA或Cu_yA_z納米結構，即硫屬亞銅化合物的準一維納米結構單元（2）的分散密度約為25-50根/mm²；

c）待溶劑蒸發之后，均勻旋涂正性光刻膠后，通過一次紫外曝光光刻和電子束蒸發，在Cu_2-xA或Cu_yA_z納米結構的一端蒸鍍上厚度為30~100nm的金屬Cu電極，蒸鍍方式為電子束蒸發，蒸鍍時真空室氣壓為1×10^-3Pa，蒸發速率為1?nm/s；?

d）通過二次定位紫外曝光光刻和電子束蒸發，在Cu_2-xA或Cu_yA_z納米結構的另一端蒸鍍上厚度為30~100nm的Au或Pt電極，蒸鍍方式為電子束蒸發，蒸鍍時真空室氣壓為1×10^-3Pa，蒸發速率為0.1?nm/s；兩電極間距離為2-15μm；

e）用純凈水沖洗絕緣襯底（1）的表面，去除多余的準一維納米結構單元，完成阻變存儲器的制備。