[發明專利]一種二維三維鈣鈦礦異質結阻變存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010084573.2
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111244275B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李必鑫;陳永華;夏英東;夏菲
• 申請（專利權）人: 湖南第一師范學院;南京工業大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發明公開了一種二維三維鈣鈦礦異質結阻變存儲器及其制備方法，涉及半導體材料及功能器件技術領域。本發明的阻變存儲器從下至上依次包括玻璃基底、底電極、三維鹵化物鈣鈦礦阻變層、二維鹵化物鈣鈦礦界面層和頂電極。本發明僅通過在頂電極與三維鈣鈦礦薄膜層之間添加二維鈣鈦礦界面層，形成二維三維鈣鈦礦異質結，利用二維鈣鈦礦的表面鈍化作用，使本發明中的阻變存儲器的開關比明顯提高，降低了器件功耗。另外，本發明原料來源廣泛，成本低，制備工藝簡單，有利于產業化應用。

技術領域

本發明涉及半導體材料及功能器件技術領域，涉及信息存儲技術，具體涉及一種二維三維鈣鈦礦異質結阻變存儲器及其制備方法。

背景技術

存儲器是現代信息技術中重要的組成部分。傳統的閃存技術己被廣泛應用到可移動存儲器中，但其面臨的一系列理論極限和技術限制，導致其尺寸難以持續縮小，難以滿足人工智能和大數據時代對超高密度數據存儲技術的要求。而基于電致阻變效應的阻變存儲器具有結構簡單、存儲密度高、讀寫速度快、壽命長及可微縮性好等優點，是開發下一代非易失性存儲器的研究熱點，具有廣闊的應用前景。

阻變存儲器是以在外加電場作用下，材料的電阻在高阻態和低阻態之間實現可逆轉換為基礎的非易失性存儲器。阻變存儲器的基本結構為:上電極/電阻轉變層/下電極，電阻轉變層材料在電激勵的作用下會出現不同的電阻狀態，從而實現數據存儲。阻變材料一般分為三類，分別為無機阻變材料、有機阻變材料和有機無機雜化阻變材料。近年來，有機無機雜化鈣鈦礦材料由于其優異的光電特性被廣泛應用于太陽能電池及發光二極管器件中，同時該材料在阻變存儲器中也具有良好的開發前景和應用價值。

Yoo等人研究了三維鈣鈦礦CH₃NH₃PbI_3-xCl_x的存儲特性，在施加電壓的過程中通過材料中陷阱的填充和釋放實現阻變存儲性能，然而器件的開關比小于10。而中國專利，授權公告號CN 107732008B，發明名稱為“一種油酸鈍化有機無機雜化鈣鈦礦阻變存儲器及制備方法”，雖然通過油酸鈍化隔絕氧氣的方法使得器件的開關比提高了一個數量級，然而器件的制備工藝復雜，功耗高。中國專利，申請公告號CN110350105A，提到了一種含二維鈣鈦礦鈍化層的鈣鈦礦量子點發光二極管及其制備方法，但是該鈍化是基于二維鈣鈦礦與零維鈣鈦礦量子點之間的相互作用，對于常用的三維鈣鈦礦存儲器件的作用機制不明確。通常三維鈣鈦礦薄膜表面具有較高的缺陷態濃度，制約了器件的存儲開關比，限制了其應用。因此，如何提高有機無機雜化鈣鈦礦存儲器件的開關比成為一個迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，為解決有機無機雜化鈣鈦礦阻變存儲器存儲開關比較低的問題，提供了一種二維三維鈣鈦礦異質結阻變存儲器及其制備方法，增大了鈣鈦礦阻變存儲器的存儲窗口，實現了更高的存儲器件開關比。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為：一種二維三維鈣鈦礦異質結阻變存儲器，其結構從下至上依次包括玻璃基底、底電極、三維鹵化物鈣鈦礦阻變層、二維鹵化物鈣鈦礦界面層和頂電極；

所述的三維鹵化物鈣鈦礦阻變層為CH₃NH₃PbI₂Cl；

所述的二維鹵化物鈣鈦礦界面層是通過在所述CH₃NH₃PbI₂Cl表面旋涂丁胺碘溶液形成，具體步驟如下:將丁胺碘溶解在異丙醇中，使用移液槍將其滴在鈣鈦礦薄膜表面，旋涂儀轉速設置為2500-3500rpm，時間為25-35s，然后在90-100℃退火5-15min。

進一步的，將丁胺碘溶解在異丙醇中，使用移液槍將其滴在鈣鈦礦薄膜表面，旋涂儀轉速設置為3000rpm，時間為30s，然后在100℃退火10min。