[發明專利]基于一維鎘摻雜氧化鋅納米線的電壓控制存儲器及制備方法

有效

• 申請號: 201310645667.2
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103840080A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 程抱昌;許劍
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;B82Y10/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于微納米器件及其應用領域。?

技術背景

自從20世紀80年代以來，光電材料與器件的迅速發展正好順應了信息技術發展的要求，隨著技術的不斷深入，人們對材料的性能要求也越來越高，這就要求所制備的器件存儲容量大，響應速度快，能耗低，攜帶更加方便，正是由于消費者有這些要求，世界各大公司都在投入巨資攻克該領域，同時也得到商界和科學界的高度關注。隨著集成電路的快速發展，Flash存儲器的尺寸不斷縮小，為了保持集成電路的性能，其相應的柵級氧化層厚度也不斷減小，從而影響了器件的可靠性和穩定性，這些很大程度上限制了Flash存儲器的進一步發展。近些年來，替代Flash存儲器的各種新型非揮發性存儲器得到了迅速發展，它們分別以外界信號作用下晶態向非晶態的可逆轉變的相變存儲器（PCRAM），以磁隧穿結電學特性實現存儲的磁存儲器（MRAM），以鐵電材料的極化特性來實現存儲信息的鐵電存儲器（FeRAM），以金屬/半導體/金屬（M-S-M）結構來實現電阻在高阻態和低阻態之間相互轉變的電阻式存儲器（ReRAM）。因此，制備工藝簡單、存儲密度高、讀取電壓低的存儲器必將成為今后研究的重點。?

電壓存儲器是通過改變電壓大小來實現高阻態和低阻態之間相互轉變，最終使一維納米線實現電荷的存儲：（1）當在一維納米線的兩端施加不同的交流電壓時，所產生的電流相差很大，有的能達到幾倍甚至幾十倍、數百倍，這些主要與樣品對電壓的感應強弱有關；（2）當在一維納米線的兩端施加不同的直流偏置電壓時，電阻也隨之發生相應的變化，從而實現電荷的存儲，擦除，讀取。這些對數據存儲器的制備提供了一種新的可能，并將在不久的將來應用于人類生活。?

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于一維鎘摻雜氧化鋅納米線的電壓控制存儲器及其相應的制備方法。?

本發明是通過以下技術方案實現的。?

本發明所述的基于一維鎘摻雜氧化鋅納米線的電壓控制存儲器，由單根一維鎘摻雜氧化鋅納米線（1）、金屬電極（2）、載玻片（3）、封裝層（4）、導線（5）組成。單根一維鎘摻雜氧化鋅納米線（1）放置在載玻片（3）上，其兩端焊接金屬電極（2）并接上導線（5），封裝層（4）將整個單根一維鎘摻雜氧化鋅納米線（1）在載玻片（3）上。?

所述的金屬電極為金(Au)/銀（Ag）/鋁（Al）。?

所述的封裝層的封裝材料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚二甲基硅氧烷（PDMS）。?

本發明所述的一維鎘摻雜氧化鋅納米線的制備方法是：按Zn:Cd元素的摩爾比為19:1的比例，將六水合硝酸鋅（Zn(NO₃)₂﹒6H₂O）和四水合硝酸化鎘（Cd(NO₃)₂﹒4?H₂O）放入水中溶解，然后再加入30ml-60ml的三乙醇胺，超聲震蕩十分鐘，達到完全互溶后，放入130℃的烘箱中保溫6-7個小時，使其水分蒸發干，然后放入預先設置好溫度為120℃烘箱中進行燃燒，燃燒結束后，把該樣品放入800℃馬弗爐中進行退火處理，以除去樣品表面的碳包裹物得到納米線。?

本發明基于一維鎘摻雜氧化鋅納米線電壓控制存儲器的具體制備方法是：取單根一維鎘摻雜氧化鋅納米線，放置在潔凈的載玻片上，在一維鎘摻雜氧化鋅納米線兩端焊接金屬電極，在金屬電極上焊接金屬導線，用封裝材料將金屬電極和一維鎘摻雜氧化鋅納米線固定在載玻片上，然后放入在30℃恒溫箱中，保溫8小時。?

本發明是一種電壓控制器件，通過改變電壓來實現高阻態和低阻態之間相互轉變，進而實現信息存取，具體結構示意圖如圖1，本發明的M-S-M結構具有優異的電阻開關效應，且制作過程簡單，所需設備可重復使用，節省材料，有利于實際應用和工業生產。?

附圖說明

圖1為本發明所述的存儲器的立體結構示意圖。?

圖2為一維鎘摻雜氧化鋅納米線800℃退火后的XRD測試分析圖。?

圖3為一維鎘摻雜氧化鋅納米線所構成的電荷存儲效果圖(Y軸采用半對數取值)，圖示掃描電壓-5V~5V，通過I-V曲線所反映的電流在高阻態和低阻態之間的相互變化。?

圖4為一維鎘摻雜氧化鋅納米線所構成的電荷存儲效果圖(Y軸采用半對數取值)，圖示掃描電壓-10V~10V，通過I-V曲線所反映的電流在高阻態和低阻態之間的相互變化。?