[發明專利]一種基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710494044.8
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107342361A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 周曄;李宗曉;韓素婷
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙)44268
• 代理人: 王永文,劉文求

技術領域

本發明涉及阻變式存儲器領域，尤其涉及一種基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器及其制備方法。

背景技術

隨著信息技術的發展，存儲大量數據的需求使得用戶對存儲器件性能的要求越來越高，而存儲器件的高性能、低成本、易加工一直是這個領域不斷追求的目標。

鐵電材料因其具有雙向穩定的極化存在而常被用于制成具有非易失性的鐵電隨機存儲器（Ferroelectric Random Access Memories, FeRAM)和鐵電場效應晶體管(Ferroelectric Field Effect Transistor, FeFET）；上述兩者在技術上均具有快速的讀寫速度、抗輻射、低功耗、高耐久性等特點，但是由于其自身極化反轉引起的鐵電疲勞問題，易導致其使用壽命不長。

現有鐵電材料多為復雜金屬氧化物且具有毒性，導致其與現有的CMOS工藝的兼容性不好，而部分鐵電材料如鐵酸鉍，則由于其具有多鐵性和半導體性而備受關注，然而由于鐵酸鉍本身中鐵元素價態的變化導致必須使用昂貴的設備如脈沖激光沉積、有機金屬化學氣相沉積、原子層沉積等才能制備出純相的鐵酸鉍，這無疑增加了其制作成本。

近年來，三明治結構的電致阻變式存儲器由于其具有結構簡單、數據非揮發、高讀寫速度等優點而備受科研工作者的青睞。如何將鐵電材料作為阻變式存儲器的功能層亦是當前鐵電領域科研工作者研究的重點問題。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器及其制備方法，旨在解決現有鐵電存儲器易疲勞、容量小、以及CMOS兼容性差、機械性能較差的問題。

本發明的技術方案如下：

一種基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器，其中，包括柔性基底以及從下至上依次設置在所述柔性基底上的底電極、第一聚合物層、鐵酸鉍功能層、第二聚合物層和頂電極。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器，其中，所述鐵酸鉍功能層由鐵酸鉍納米顆粒形成，所述鐵酸鉍納米顆粒的形貌為圓形、方形或棱柱形中的一種。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器，其中，所述柔性基底的材料為PET塑料。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器，其中，所述底電極和頂電極均由具有延展性的金屬材料構成，所述金屬材料為Al、Cu、Au或Pt中的一種或多種。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器，其中，所述底電極和頂電極的厚度均為80-100nm。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器，其中，所述第一聚合物層和第二聚合物層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚乙烯醇中的一種。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器的制備方法，其中，包括步驟：

A、以熱蒸發的形式在柔性基底上制備底電極；

B、在底電極上旋涂聚合物形成第一聚合物層，之后進行退火處理；

C、在退火后的第一聚合物層上旋涂預先制備好的鐵酸鉍納米顆粒溶液，形成鐵酸鉍功能層；

D、在鐵酸鉍納米顆粒層上旋涂聚合物形成第二聚合物層；

E、以熱蒸發的形式在第二聚合物層上制備頂電極，制得基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器的制備方法，其中，所述步驟B中，對第一聚合物層進行退火處理的溫度為90-100℃，時間為1-2h。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器的制備方法，其中，所述步驟A之前還包括：

A01、將硝酸鉍和硝酸鐵溶解在去離子水中，加入氫氧化鉀后攪拌40-80min；

A02、在200-250℃的條件下對攪拌后的溶液保溫1-3h，冷卻至室溫；

A03、對冷卻后的溶液進行超聲波處理，最后進行離心處理，取出含有鐵酸鉍納米顆粒的上清液。

所述的基于鐵酸鉍納米顆粒的阻變式存儲器的制備方法，其中，在所述步驟A03中，通過調節離心轉速獲取不同尺寸的鐵酸鉍納米顆粒。