一种忆阻器的制备方法

1.本发明属于材料与器件技术领域，具体涉及一种忆阻器的制备方法。


背景技术：

2.氧化锌是宽禁带半导体材料，具有优异的光电、发光性能，氧化锌在忆阻器领域也有应用研究，不同结构和工艺制备的氧化锌基忆阻器性能差别较大，性能不好。与单层半导体材料相比，双层材料制备的忆阻器工作机理不同，有可能表现出更佳的性能。与同种导电类型制备的双层结构的忆阻器相比，本专利认为不同导电类型制备的双层结构忆阻器会表现出更佳的性能。磷化亚铜通常是一种p型材料，氧化锌同城是n型材料。本专利通过在磷化亚铜表面制备氧化锌，制备成氧化锌/磷化亚铜双层结构的忆阻器，表现出不同于一般忆阻器的性能，随着电压升高，阻值由低阻向高阻的转变，反向施加电压后，再由高阻态恢复到低阻态。


技术实现要素：

3.本发明针对现有研究不足，提出了一种基于氧化锌、磷化亚铜忆阻器的制备方法。
4.本发明首先在硅基底热蒸镀金电极，然后在金电极表面制备磷化亚铜薄膜，接着在磷化亚铜表面制备氧化锌薄膜，最后在氧化锌薄膜表面蒸镀银电极。
5.本发明一种忆阻器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
6.步骤(1).在硅基底表面通过热蒸镀法蒸镀金薄膜，薄膜厚度200-1000nm，金薄膜作为金电极；
7.步骤(2).将步骤(1)的产物，通过热蒸镀法蒸镀铜薄膜，铜薄膜厚度1-100微米；
8.步骤(3).将步骤(2)的产物与红磷或硫代硫酸钠，在氩气保护气氛下，一起放入刚玉管中，加热至280～300℃，升温速率10℃/min；温度升至280～300℃后保温，保温时间为30～60min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的基底；
9.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积氧化锌薄膜；
10.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法沉积银电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。
11.作为优选，所述的刚玉管通过管式炉加热至280℃。
12.作为优选，所述硅基底替换为玻璃基底或蓝宝石基底。
13.作为优选，所述的金电极替换为铂电极。
14.作为优选，所述的银电极替换为金、铂、钛、铝、铜、银、ito导电玻璃电极。
15.作为优选，氧化锌薄膜的制备方法为激光脉冲沉积法。
16.作为优选，所述的氧化薄膜替换为二氧化钛。
17.作为优选，所述的磁控溅射法中，磁控溅射设备真空度0.1-1.0pa，氧气流量1-5sccm，氩气流量20-50sccm，溅射电压300-450v，电流30-60ma，溅射时间60-120min，靶材为
金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度500-1000nm。
18.本发明的优点是：p型磷化亚铜与n型氧化锌制备的忆阻器其工作机理不同于单一磷化亚铜或氧化锌制备的忆阻器，且性能有提升。不同于一般忆阻器，该器件低压下为低阻态(开状态)，高压下为高阻态(关状态)，开关电压0.3-0.4v，功耗低，开光比大，器件稳定性高。
附图说明
19.图1为本发明得到的结构示意图；
20.图2为本发明的伏安特性图。
具体实施方式
21.实施例一：
22.步骤(1).在硅基底表面通过热蒸镀法蒸镀金薄膜，薄膜厚度200nm，金薄膜作为金电极；
23.步骤(2).将步骤(1)的产物，通过热蒸镀法蒸镀铜薄膜，铜薄膜厚度2微米；
24.步骤(3).将步骤(2)的产物与红磷或硫代硫酸钠，在氩气保护气氛下，一起放入刚玉管中，加热至280℃，升温速率10℃/min；温度升至280℃后保温，保温时间为30min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的基底；
25.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积氧化锌薄膜；所述的磁控溅射法中，磁控溅射设备真空度0.1pa，氧气流量1sccm，氩气流量20sccm，溅射电压300v，电流30ma，溅射时间60min，靶材为金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度500nm。
26.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法沉积银电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。
27.如图1所示，为忆阻器的结构，得到的忆阻器的的伏安特性如图2所示，该忆阻器低压下为低阻态，高压下为高阻态，开关电压0.3v，功耗低，开光比大，器件稳定性高。
28.实施例二：
29.步骤(1).在玻璃基底表面通过热蒸镀法蒸镀铂薄膜，薄膜厚度500nm，铂薄膜作为铂电极；
30.步骤(2).将步骤(1)的产物，通过热蒸镀法蒸镀铜薄膜，铜薄膜厚度50微米；
31.步骤(3).将步骤(2)的产物与红磷或硫代硫酸钠，在氩气保护气氛下，一起放入刚玉管中，加热至290℃，升温速率10℃/min；温度升至290℃后保温，保温时间为40min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的基底；
32.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积氧化锌薄膜；所述的磁控溅射法中，磁控溅射设备真空度0.7pa，氧气流量3sccm，氩气流量40sccm，溅射电压400v，电流50ma，溅射时间90min，靶材为金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度800nm。
33.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法沉积金电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。
34.实施例三：
35.步骤(1).在蓝宝石基底表面通过热蒸镀法蒸镀金薄膜，薄膜厚度1000nm，金薄膜作为金电极；
36.步骤(2).将步骤(1)的产物，通过热蒸镀法蒸镀铜薄膜，铜薄膜厚度100微米；
37.步骤(3).将步骤(2)的产物与红磷或硫代硫酸钠，在氩气保护气氛下，一起放入刚玉管中，加热至300℃，升温速率10℃/min；温度升至300℃后保温，保温时间为60min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的基底；
38.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积氧化锌薄膜；所述的磁控溅射法中，磁控溅射设备真空度1.0pa，氧气流量5sccm，氩气流量50sccm，溅射电压450v，电流60ma，溅射时间120min，靶材为金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度1000nm。
39.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法沉积铜电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。


技术特征：
1.一种忆阻器的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤(1).在硅基底表面通过热蒸镀法蒸镀金薄膜，薄膜厚度200-1000nm，金薄膜作为金电极；步骤(2).将步骤(1)的产物，通过热蒸镀法蒸镀铜薄膜，铜薄膜厚度1-100微米；步骤(3).将步骤(2)的产物与红磷或硫代硫酸钠，在氩气保护气氛下，一起放入刚玉管中，加热至280～300℃，升温速率10℃/min；温度升至280～300℃后保温，保温时间为30～60min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的基底；步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积氧化锌薄膜；步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法沉积银电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。2.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：所述的刚玉管通过管式炉加热至280℃。3.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：所述硅基底替换为玻璃基底或蓝宝石基底。4.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：所述的金电极替换为铂电极。5.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：所述的银电极替换为金、铂、钛、铝、铜、银、ito导电玻璃电极。6.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：氧化锌薄膜的制备方法为激光脉冲沉积法。7.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：所述的氧化锌薄膜替换为二氧化钛。8.根据权利要求1所述的一种忆阻器的制备方法，其特征在于：所述的磁控溅射法中，磁控溅射设备真空度0.1-1.0pa，氧气流量1-5sccm，氩气流量20-50sccm，溅射电压300-450v，电流30-60ma，溅射时间60-120min，靶材为金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度500-1000nm。

技术总结
本发明公开了一种忆阻器的制备方法，现有技术中不同结构和工艺制备的氧化锌基忆阻器性能差别较大，性能不好。本发明首先在硅基底热蒸镀金电极，然后在金电极表面制备磷化亚铜薄膜，接着在磷化亚铜表面制备氧化锌薄膜，最后在氧化锌薄膜表面蒸镀银电极。本发明随着电压升高，阻值由低阻向高阻的转变，反向施加电压后，再由高阻态恢复到低阻态，开关电压0.3-0.4V，功耗低，开光比大，器件稳定性高。器件稳定性高。器件稳定性高。


技术研发人员：郭欣 陈蔓汝 彭雪 吕燕飞 席俊华 赵士超
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2022/8/26