一种记忆存储器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种记忆存储器及其制备方法，它包括半导体基板、相隔设置于半导体基板上的两个电极、连接两个电极的薄膜层，所述的薄膜层由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成。为了制备该记忆存储器，包括以下步骤：（a）在半导体基板上旋涂一层光刻胶，并刻出空腔；（b）在空腔内沉积金属形成相隔的两个电极；（c）制备贵金属纳米粒子/导电聚合物复合材料；（d）将复合材料用去离子水稀释后滴入所述相隔的两个电极之间。通过在两个电极间连接薄膜层，该薄膜层由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成，使得记忆存储器结构简单、尺寸小、集成度高、成本低、高响应信号、高稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种记忆存储器及其制备方法
本专利技术属于有机微电子材料领域，具体涉及一种记忆存储器及其制备方法。
技术介绍
数码相机、手机、MP3播放器等器件在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对储存媒体的需求也急速增加。记忆存储器是这些储存媒体的重要组成部分，具有数据非易失性、省电、体积小，以及无机械结构等特性。导电聚合物以及以导电聚合物为基础的电子器件被广泛研究，其具有制作过程简单、成本低、高响应信号、高稳定性等优点。这些电子器件包括发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池等。聚吡咯(即PPy)是一种常见的导电聚合物，具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构，其电导率可达102～103S/cm，拉伸强度可达50～100MPa，以及很好的电化学氧化-还原可逆性。近年来，导电聚合物与金属纳米粒子复合材料由于同时具备导电聚合物的耐高温、光电性质以及纳米材料的量子尺寸效应和小尺寸效应，因此一直是科技研究的热点。传统的记忆存储器由半导体材料制成，例如公告授权号为CN100340000C的中国专利技术专利公开了一种记忆性半导体储存器，它包括半导体基板、相隔设置于半导体基板上的位元区、源极区、信道、浮动闸极、控制闸极、形成于位元区与源极区间的半导体基板上的第一介电层；浮动闸极呈上尖下宽的中空火山口状；依浮动闸极设有覆盖于浮动闸极上方周围的第二介电层及与第二介电层结合的第三介电层；其中第二介电层顺应性地覆盖浮动闸极的火山口内侧及外侧，且第三介电层的高度低于浮动闸极的尖端；浮动闸极的底面与下方的源极区部分重叠；控制闸极设置于第二、第三介电层上。该记忆性半导体储存器虽然节省芯片上空间且控制阀极的宽度不受光学微影术限制，但是其成本昂贵、制作工艺复杂、半导体材料难以控制。此外，负微分电阻一般指n型的GaAs和InP等双能谷半导体中由于电子转移效应而产生的一种效果—电压增大、电流减小所呈现的电阻。负微分电阻效应常常出现在半导体以及有机聚合物电子器件中，例如在负阻区，半导体中载流子浓度局部的微小涨落即可引起非平衡多数载流子的大量积累而产生空间电荷。负微分电阻器件可用于许多电路应用，包括多重-数值逻辑电路、静态存储(SRAM)元件、闩锁电路以及振荡器等。因此，可控的负微分电阻效应显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种成本低、稳定性高且具有负微分电阻效应的记忆存储器。为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案是：一种记忆存储器，它包括半导体基板、相隔设置于半导体基板上的两个电极、连接两个电极的薄膜层，所述的薄膜层由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成。优化地，所述半导体基板上涂覆有光刻胶层，所述光刻胶层上设有与电极及薄膜层相对应的空腔。进一步地，所述电极与半导体基板间镀有金属铬层。进一步地，所述的导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩，所述的贵金属纳米粒子为纳米金、纳米银、纳米钯、纳米铂，所述的电极为金电极。进一步地，所述的金属铬层厚度为3～8纳米，所述的电极厚度为15～30纳米，所述的贵金属纳米粒子直径为10～15纳米。更进一步地，所述两个电极的间隔为2～5微米。本专利技术还提供一种记忆存储器的制备方法，包括以下步骤：(a)在半导体基板上旋涂一层光刻胶，置于80～120℃下加热3～5分钟后在光刻胶上刻出空腔；(b)在所述的空腔内沉积金属形成相隔的两个电极；(c)在反应容器中依次加入去离子水、三氯化铁溶液、导电聚合物单体溶液，反应10～60分钟后加入贵金属纳米粒子溶液，离心得贵金属纳米粒子/导电聚合物复合材料；(d)将所述的贵金属纳米粒子/导电聚合物复合材料用去离子水稀释后滴入所述相隔的两个电极之间，蒸发除水形成薄膜层即可。优化地，所述步骤(b)中，在空腔内沉积金属形成相隔的两个电极前先沉积形成金属铬层。优化地，步骤(c)中，所述的贵金属纳米粒子通过在贵金属纳米粒子前驱体溶液中加入还原剂制备。优化地，步骤(c)中，步骤(c)中，所述贵金属纳米粒子、三氯化铁、导电聚合物单体的质量比1～2:3×104～6×104：1×102～1×103。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术记忆存储器，通过在两个电极间连接薄膜层，该薄膜层由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成，一方面使得记忆存储器结构简单、尺寸小、集成度高，具有很大的工业化潜力，另一方面使得记忆存储器成本低、高响应信号、高稳定性的优点，具有显著的负微分电阻效应。附图说明附图1为本专利技术记忆存储器的结构示意图；附图2为本专利技术记忆存储器各组成部分拆解示意图；附图3为聚吡咯厚度为3nm存储器的电压-电流曲线特性图；附图4为聚吡咯厚度为3nm存储器的读写特性测试数据图；附图5为实施例1中金纳米粒子/聚吡咯复合材料中聚吡咯具有不同厚度对应记忆存储器的电压-电流特性曲线；其中，1、半导体基板；2、光刻胶层；21、空腔；3、电极；4、薄膜层；5、金属铬层。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术优选实施方案进行详细说明：实施例1本实施例提供一种记忆存储器，如图1和图2所示，主要包括半导体基板1、电极3和薄膜层4。其中，电极3为两个，相隔设置于半导体基板1上平面；薄膜层4也设置于半导体基板1上平面且连接在两个电极3之间，薄膜层4由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成(即贵金属纳米粒子/导电聚合物复合材料)。利用该复合材料形成薄膜层4，使得记忆存储器结构简单、尺寸小、集成度高，具有很大的工业化潜力，而且记忆存储器成本低、高响应信号、高稳定性的优点，具有显著的负微分电阻效应。在本实施例中，半导体基板1的成分为SiO2/Si；电极3为金电极，厚度优选为15～30nm，两个电极3之间的间隔优选为2～5μm，间隔太大不利于形成均匀的薄膜层4；半导体基板1的上平面(即设置电极3的表面)涂覆有光刻胶层2，并且光刻胶层2上设有与电极3及薄膜层4相对应的空腔21，这样可以以该空腔21为模板在热蒸镀或磁控溅射技术下沉积形成形状规则的电极3；为了增加电极3与半导体基板1的粘附性，电极3与半导体基板1间镀有金属铬层5，厚度优选为3～8nm。导电聚合物可以使用常规的那些，如聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩，贵金属纳米粒子可以为常规的那些，其直径优选为10～15nm，例如纳米金(Au)、纳米银(Ag)、纳米钯(Pd)、纳米铂(Pt)。在本实施例中，导电聚合物为聚吡咯，贵金属纳米粒子是直径为13nm的纳米Au粒子；而且通过调节纳米Au粒子外包裹的聚吡咯厚度可以改变记忆存储器的电流-电压特性，分别选取聚吡咯厚度为1.9nm、3nm、3.9nm、4.8nm时制备的记忆存储器，使用半导体参数分析仪对其电流-电压特性曲线、读写特性进行测试。图3是聚吡咯厚度为3nm的记忆存储器(简写为金/金纳米粒子@3nmPPy/金)的电流电压曲线图，(a)是从0V至5V，5V至0V的循环曲线；(b)是从0V至-5V，-5V至0V的循环曲线图，图4该记忆存储器的读写特性曲线。而图5中(a)至(d)对应于聚吡咯厚度分别为1.9nm、3nm、3.9nm、4.8nm的记忆存储器电流电压特性，从(a)至(d)中可以看出，随着聚吡咯厚度增加，电流逐渐减小，记忆存储性能在聚吡咯厚度为3nm时最好，具有明显的负微分电阻效应。实施例2本实施例提供一种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记忆存储器，其特征在于：它包括半导体基板、相隔设置于半导体基板上的两个电极、连接两个电极的薄膜层，所述的薄膜层由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成。

【技术特征摘要】
1.一种记忆存储器，其特征在于：它包括半导体基板、相隔设置于半导体基板上的两个电极、连接两个电极的薄膜层，所述的薄膜层由包覆有导电聚合物的贵金属纳米粒子组成；所述导电聚合物的厚度为3nm；所述半导体基板上涂覆有光刻胶层，所述光刻胶层上设有与电极及薄膜层相对应的空腔；所述的导电聚合物为聚吡咯，所述的贵金属纳米粒子为纳米金。2.根据权利要求1所述的记忆存储器，其特征在于：所述电极与半导体基板间镀有金属铬层。3.根据权利要求2所述的记忆存储器，其特征在于：所述的金属铬层厚度为3~8纳米，所述的电极厚度为15~30纳米，所述的贵金属纳米粒子直径为10~15纳米。4.根据权利要求1至3中任一项所述的记忆存储器，其特征在于：所述两个电极的间隔为2~5微米。5.一种权利要求1中所述记忆存储器的制备方法，包括以下步骤：（a）在半导体基板上旋涂一层光刻胶，置于80~120℃下加热3~5分钟后在光刻胶上刻出...

【专利技术属性】
技术研发人员：江林，张军昌，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32