[發明專利]一種鈣鈦礦憶阻器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110005175.1
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112820824A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 廖廣蘭;葉海波;劉智勇;劉星月;張許寧;史鐵林;湯自榮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明公開了提供了一種鈣鈦礦憶阻器及其制備方法，包括自下而上排列的底電極、無鉛鈣鈦礦層、聚合物保護層和頂電極層；其中，所述無鉛鈣鈦礦層為無鉛金屬鹵化物鈣鈦礦，所述無鉛金屬鹵化物鈣鈦礦為致密的多邊形納米顆粒結構。所述方法包括：在底電極上采用熱動態旋涂法旋涂無鉛金屬鹵化物鈣鈦礦前驅體溶液，退火處理在底電極上形成無鉛鈣鈦礦層；在無鉛鈣鈦礦層上旋涂聚合物溶液，退火，在無鉛鈣鈦礦層上形成聚合物保護層；在聚合物保護層上通過熱蒸發制備頂電極，在聚合物保護層上形成頂電極層，得到鈣鈦礦憶阻器。本發明避免了毒性鉛的使用，并且無鉛鈣鈦礦為致密的多邊形納米顆粒，覆蓋率高，防止短路。

技術領域

本發明屬于存儲器技術領域，更具體地，涉及一種鈣鈦礦憶阻器及其制備方法。

背景技術

阻變式隨機存儲器因為轉變速度快、繼承密度高和功率消耗低的優點，在存儲器件和人工突觸等領域收到越來越多的關注。此外，由于ReRAM簡單的金屬-絕緣體-金屬結構具有實現高集成密度的潛力，甚至克服了當前基于硅的閃存技術的擴展限制。柔性電子因其可彎曲，可折疊，可拉伸或可穿戴等特點而備受矚目，在這些應用中，柔性存儲設備是迫切需要的。到目前為止，盡管許多具有電阻開關特性的材料已經廣泛研究，但是關于柔性憶阻器的報道仍然很少。在那些應用于ReRAM的材料中，無機氧化物材料在過去幾年中備受關注，特別是無機鈣鈦礦材料，例如Pr_xCa_1–xMnO₃(PCMO),SrTiO₃(STO),和BaTiO₃。然而，鈣鈦礦氧化物薄膜仍需高溫處理過程，這限制了它們在柔性電子中的應用。

溶液法制備的有機無機鉛鹵素鈣鈦礦在各種應用(例如太陽能電池、發光二極管、薄膜晶體管和憶阻器)中展現出無與倫比的性能。鈣鈦礦杰出的性能歸因于出色的材料特性(光吸收強、帶隙可調、雙極性電荷傳輸和載流子擴散距離長)。不幸的是，鉛的毒性阻礙了進一步的大規模商業化應用。將鈣鈦礦中的鉛元素替代為無毒元素迫在眉睫。用IVA族元素錫(Sn)或鍺(Ge)代替有毒的鉛是一種有效的辦法。然而基于錫或鍺的鈣鈦礦穩定性較差，因為其暴露于空氣中時，Sn2+容易氧化為Sn4+，Ge2+容易氧化為Ge⁴⁺。然而，Sn²⁺固有的不穩定性不能完全解決。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種鈣鈦礦憶阻器及其制備方法，其目的在于采用無鉛鈣鈦礦，避免了毒性鉛的使用，并且該無鉛鈣鈦礦為致密的多邊形納米顆粒，使得無鉛鈣鈦礦層的覆蓋率高，防止短路。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種鈣鈦礦憶阻器，包括自下而上排列的底電極、無鉛鈣鈦礦層、聚合物保護層和頂電極層；

其中，所述無鉛鈣鈦礦層為無鉛金屬鹵化物鈣鈦礦，所述無鉛金屬鹵化物鈣鈦礦為致密的多邊形納米顆粒結構。

優選地，所述為AgBiI₄鈣鈦礦、AgBiCl₄鈣鈦礦、AgBiBr₄鈣鈦礦中的一種。

優選地，所述無鉛鈣鈦礦層通過熱動態旋涂法涂覆于所述底電極上得到。

優選地，所述無鉛鈣鈦礦層的厚度為400-500nm。

優選地，所述聚合物保護層為PMMA、PET、PC中的一種，所述聚合物保護層的厚度為20-30nm。

優選地，所述底電極為鍍有氧化銦錫的玻璃；所述頂電極層為銀電極層或銅電極層,所述頂電極層的厚度為40-60nm。

按照本發明的另一方面，提供了一種上文所述的鈣鈦礦憶阻器的制備方法，包括下列步驟：

(1)在底電極上采用熱動態旋涂法旋涂無鉛金屬鹵化物鈣鈦礦前驅體溶液，然后在100-200℃退火處理，在底電極上形成無鉛鈣鈦礦層；