[發明專利]一種基于退火調節的電阻式存儲器及制備方法

在審

• 申請號: 201510363761.8
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN104993048A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 歐陽騰飛;程抱昌;鄭見平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 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

本發明屬于微納米電子器件技術領域，具體涉及單根一維微納米結構材料在不同退火條件下的電阻式存儲器及制備方法。

技術背景

存儲器在整個IC市場中是不可缺少的一部分，目前使用的存儲器主要分為揮發性隨機存儲器和非揮發性存儲器兩類。而非揮發性Flash存儲器因為其傳輸速度快成為整個存儲器市場的主體。隨著電子產品智能時代的來臨，存儲器的持久性要求不斷提高，而且存儲器件的尺寸也在不斷的縮小，這就導致基于MOS結構的Flash閃存的存儲密度很難繼續提高。因此研發存儲密度高、存儲速度快、持久性強的非揮發性存儲器將成為今后存儲器發展的必然趨勢。

微納米材料由于其尺寸小而具有許多一般材料所不具備的特性，例如表面缺陷引起的電阻開關性能就是其特性之一。當微納米材料加上一較大反向電壓后電阻會突然減小，也就是由高阻狀態HRS變為低阻狀態LRS，并且通過加較大的正向偏壓材料電阻又會回到原來的高阻狀態。通過這個性能我們可以把微納米材料做成存儲器件，而且該存儲器件有較好的持久性。由于退火可以影響材料表面缺陷，因此退火也可以調節微納米材料存儲器的存儲性能。

發明內容

本發明的目的是提出了一種存儲器的制備方法及調節存儲性能的方法。

本發明是通過如下技術方案實現的。

本發明所述的電阻式存儲器件包括薄膜基底（1）、單根微納米材料（2）、金屬電極（3）、銅導線（4）。單根微納米材料（2）放于薄膜基底（1）上，其兩端焊接金屬電極（3），金屬電極再焊接銅導線（4）。

本發明所述的薄膜基底為聚酰亞胺（Kapton）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等不導電型薄膜材料，所述的單根微納米材料為四棱柱狀的硫化鉛（PbS）材料，所述的金屬電極是銀（Ag）電極。

本發明所述的存儲器件有三種：一種是兩端都不退火的存儲器件，一種是一端退火的存儲器件，最后一種是兩端都退火的存儲器件。

本發明的兩端都不退火的存儲器件制備方法是在厚度為0.5~1mm平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料兩端焊上金屬電極，在潔凈的大氣環境中放置3~5小時，最后在兩端金屬電極上分別焊接導線，再在潔凈大氣環境中放置5~10小時。

本發明的一端退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料一端焊上金屬電極，接著放入250~300℃的退火爐中退火20min，取出后在潔凈的大氣環境中放置1小時，再在單根微納米材料的另一端焊上金屬電極，最后在兩端金屬電極上分別焊接導線，在潔凈大氣環境中放置5~10小時。

本發明的兩端都退火的存儲器件制備方法是在平整的薄膜基底上放置單根微納米材料，然后在單根微納米材料兩端焊上金屬電極，接著放入250~300℃的退火爐中退火20min，取出后在潔凈的大氣環境中放置1小時，最后在兩端金屬電極上分別焊接導線，在潔凈大氣環境中放置5~10小時。

本發明的柔性結構具有良好的電阻開關性能，可作為持久性存儲器件使用，器件的制作工藝簡單，有利于實際應用。

附圖說明

圖1是電阻式存儲器的正面剖視示意圖。其中，1是薄膜基底，2是單根微納米結構材料，3是金屬電極，4是導線。

圖2是兩端都不退火存儲器的I-V曲線圖，所加的是1V三角波形交流電壓，①-⑥是電壓掃描方向，電流是微安數量級。從圖中可以看出該器件有非交叉型電阻開關效應。

圖3是一端退火存儲器的I-V曲線圖，所加的是1V三角波形交流電壓，①-⑦是電壓掃描方向，電流是毫安數量級。從圖中可以看出該器件有交叉型電阻開關效應。

圖4是兩端都退火存儲器的I-V曲線圖，所加的是1V三角波形交流電壓，①-④是電壓掃描方向，電流是毫安數量級。從圖中可以看出該器件有非交叉型類電阻開關效應。

圖5是兩端都不退火存儲器的存儲性能測試結果圖，當加一個很小的負偏壓（-0.1V）時，器件電流很小，呈現高阻狀態。當加一個較高的負偏壓（-2V）時，電流明顯變大并且電壓回到-0.1V時器件電阻減小呈現低阻狀態，電阻的改變意味著信息的寫入。而當加一個較高的正偏壓（2V）時，器件電流正向增大并且電壓回到-0.1V時器件電阻又變回最初的高阻狀態，這意味著加高的正向偏壓是一個信息的擦除過程。圖中1是電壓，2是相應的電流變化。

圖6是圖5虛線框部分的放大圖，對應著信息寫入和擦除的一個循環。

圖7是一端退火存儲器件的存儲性能測試結果圖，其所加電壓和變化過程與圖5一樣，不同的是器件電流的數量級。