一种聚酰亚胺阻变存储器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰亚胺阻变存储器的制备方法，所述存储器由基底、底电极、聚酰亚胺功能层和顶电极构成。所述制备方法是将合成聚酰亚胺所用的二元胺和二酐单体按1：1-1.03的比例，在酰胺类溶剂中经缩合聚合得到聚酰胺酸溶液，利用旋涂法将聚酰胺酸涂于氧化铟锡玻璃上得到聚酰胺酸薄膜，随后将聚酰胺酸薄膜亚胺化形成聚酰亚胺功能层，在聚酰亚胺功能层上制备顶电极得到聚酰亚胺阻变存储器。该存储器表现出典型的电双稳态性质，具有良好的电存储性能，开关比大于105，跳变电压约为2V。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机阻变存储器领域，具体为一种聚酰亚胺作为存储功能层的有机阻变存储器的制备方法。技术背景21世纪是以信息产业的高速发展为核心的知识经济时代。随着互联网覆盖面的逐渐扩大和信息多媒体化的不断发展，需要进行处理和保存的数据量与日俱增，信息的采集和管理体系越发复杂，对信息的存储和传输的要求更加严格，信息的爆炸式增长以及电子器件的持续微型化对信息材料的发展不断提出更高的要求。在信息技术的几个重要环节中（读取、传输、存储、处理、显示），信息的存储技术占着非常重要的位置。所以，近年来研究和开发具有超高密度信息存储功能的电子器件已成为当前信息领域一个倍受关注的研究热点。目前，市场上流通和使用的还是传统的存储材料和器件，如无机半导体存储器、磁盘存储器、光盘存储器等。由于这些器件逐渐缩小的物理信息位，已经接近在使用上的存储极限，已不能满足未来超高密度信息存储的要求，因而，以有机和聚合物材料为基体的存储器的研究得到了众多科学家的高度重视。相比于硅存储器利用硅晶单元存储电荷的数量来标记“0”和“1”，有机和聚合物存储器的数据存储是一种全新的模式。其存储机理是，以电场作用下的低导态（“0”态）和高导态(“1”态)来实现信息存储。有机和聚合物存储器件的优势就在于它具有简单的结构，优良的伸缩性，低廉的成本，操作电压低，状态多变，三维可堆积性和高密度存储等优点。特别是聚合物材料拥有机械加工性能好、柔韧性好的优点，而且它的成膜工艺简单。在众多的聚合物材料中，聚酰亚胺以其优异的机械性能、介电性能、耐高低温性能、耐辐射性能和耐腐蚀等综合性能，被广泛应用在电子电工领域。目前，一些含有电子给体和电子受体基团的聚酰亚胺类聚合物已经被证实具有很好的电双稳态性能，具有较为优异的存储性能，是未来制备高性能有机电存储器件的首选材料。但是，因聚酰亚胺分子结构的特殊性，其溶解性极差，几乎不能溶解于常见的有机溶剂，使得将聚酰亚胺在用于存储器制备时遇到了很多难以克服的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚酰亚胺阻变存储器的制备方法。该聚酰亚胺阻变存储器从下至上由基底、底电极、聚酰亚胺(PI）功能层和顶电极构成，聚酰亚胺功能层由涂于底电极上的聚酰胺酸经亚胺化制备而成。本专利技术聚酰亚胺阻变存储器的制备方法，是将聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸溶液旋涂于底电极上得到聚酰胺酸薄膜，再将聚酰胺酸薄膜亚胺化制备难溶的聚酰亚胺功能层，然后在聚酰亚胺功能层上制备顶电极，得到聚酰亚胺阻变存储器。所述聚酰亚胺阻变存储器的制备方法，具体包括如下步骤：（1）按1:1-1:1.03的摩尔比称取单体二元胺和二酐，将二元胺单体溶于酰胺类溶剂，将反应温度控制在20-50℃，慢慢加入二酐单体，待全部加完后继续搅拌1.5h-3h，即制得聚酰胺酸溶液；（2）用酰胺类溶剂将聚酰胺酸溶液稀释至浓度为0.20%-1.00%，将稀释后的溶液用匀胶机旋涂到氧化铟锡玻璃片上，旋涂的层数为1-8层，随后将该氧化铟锡玻璃片置于70℃-100℃的电热板上加热烘干，在氧化铟锡玻璃片上形成聚酰胺酸薄膜；（3）将涂覆有聚酰胺酸薄膜的氧化铟锡玻璃片置于烘箱中，于200℃-280℃下高温亚胺化0.5h-2h，随后自然冷却至室温，得到聚酰亚胺功能层；（4）在步骤（3）所得的聚酰亚胺功能层上制备一层电极作为顶电极，完成聚酰亚胺阻变存储器的制备。步骤（1）和（2）所述的酰胺类溶剂为N，N′-二甲基甲酰胺或N，N′-二甲基乙酰胺；步骤（1）所述二元胺单体为4，4′-二氨基二苯醚、2，2-双（4-氨基苯氧基苯基）丙烷、1，3-双（4-氨基苯氧基）苯、1，4-双（4-氨基苯氧基）苯、9或9-双（4-氨基苯基）芴中的一种；所述二酐单体为均苯四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐、2，3，3'，4-联苯四甲酸二酐或3，3'，4，4'-联苯四甲酸二酐中的一种。步骤（2）制得的聚酰胺酸薄膜的厚度为60-300nm。步骤（3）制得的聚酰亚胺功能层的厚度为50-300nm。步骤（4）中顶电极的厚度为50-300nm。本专利技术的机理在于，利用聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸的可溶性制备聚酰胺酸溶液，可以很好地对其进行旋涂形成聚酰胺酸薄膜，随后将该聚酰胺酸薄膜亚胺化形成聚酰亚胺功能层，此过程对器件的电存储性能不会造成很大的影响。而且本专利技术中所采用的单体为含有一些特殊官能团的酸酐和二元胺，保证所合成的聚酰亚胺分子中含有电子给体和电子受体基团，从而保证了最终得到的器件有很好的电存储性能，具有较高的开关比，较低的存储电压和良好的稳定性。本专利技术制备的聚酰亚胺阻变存储器的优点如下：（1）利用聚酰胺酸可以配成各种浓度的溶液的性质，先将聚酰胺酸旋涂在氧化铟锡玻璃片上，随后高温亚胺化获得聚酰亚胺作为功能层以制备有机阻变存储器，很好地解决了难溶的聚酰亚胺在制备阻变存储材料和器件方面的瓶颈问题。该工艺技术简单，可以很好地控制功能层的厚度，方便调节器件的存储性能；（2）由于聚酰亚胺是直接在氧化铟锡玻璃底电极上进行亚胺化得到的，这样就可以减少底电极与聚酰亚胺功能层之间的接触电阻，使得整个器件更加稳定；（3）本专利技术方法制备的聚酰亚胺功能层具有很好的成膜性，表面平整度较高，所得器件具有较高的开关比，较低的存储电压和良好的稳定性。附图说明图1为本专利技术聚酰亚胺阻变存储器的结构示意图；图2为本专利技术聚酰亚胺阻变存储器的I-V特性测试结果；图3为本专利技术聚酰亚胺阻变存储器的耐疲劳测试结果。具体实施方案下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步的说明，但不是对本专利技术的限定。实施例1一种聚酰亚胺阻变存储器，其从下至上由基底1、底电极2、聚酰亚胺功能层3和顶电极4构成，聚酰亚胺功能层3由涂于底电极2上的聚酰胺酸经亚胺化制备而成。所述聚酰亚胺阻变存储器的制备方法包括如下步骤：（1）将氧化铟锡玻璃片分别用去离子水、丙酮和无水乙醇超声清洗15min，烘干备用；（2）在N2气氛中制备聚酰胺酸溶液，按比例1:1.03的摩尔比称取单体4，4＇-二氨基二苯醚（ODA）和联苯四甲酸二酐（BPDA），将ODA溶于N，N＇-二甲基乙酰胺(DMAc)，在40℃下往上述溶液中慢慢加入BPDA，待全部加完后继续搅拌2h，即制得聚酰胺酸溶液；（3）将聚酰胺酸溶液用DMAc稀释至原溶液浓度的20%（稀释后聚酰胺酸浓度约为0.50%），将稀释后的溶液用匀胶机旋涂到氧化铟锡玻璃片上，旋涂的层数为3层，随后将该氧化铟锡玻璃片置于80℃的电热板上加热烘干，在氧化铟锡玻璃片上形成聚酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酰亚胺阻变存储器的制备方法，其特征是包括如下步骤：（1）按1:1‑1:1.03的摩尔比称取单体二元胺和二酐，将二元胺单体溶于酰胺类溶剂，将反应温度控制在20‑50℃，慢慢加入二酐单体，待全部加完后继续搅拌1.5h‑3h，制得聚酰胺酸溶液；（2）用酰胺类溶剂将聚酰胺酸溶液稀释至浓度为0.20%‑1.00%，将稀释后的溶液用匀胶机旋涂到氧化铟锡玻璃片上，旋涂的层数为1‑8层，随后将该氧化铟锡玻璃片置于70℃‑100℃的电热板上加热烘干，在氧化铟锡玻璃片上形成聚酰胺酸薄膜；（3）将涂覆有聚酰胺酸薄膜的氧化铟锡玻璃片置于烘箱中，于200℃‑280℃下高温亚胺化0.5h‑2h，随后自然冷却至室温，得到聚酰亚胺功能层；（4）在步骤（3）所得的聚酰亚胺功能层上制备一层电极作为顶电极，完成聚酰亚胺阻变存储器的制备。

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺阻变存储器的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）按1:1-1:1.03的摩尔比称取单体二元胺和二酐，将二元胺单体溶于酰胺类溶剂，将
反应温度控制在20-50℃，慢慢加入二酐单体，待全部加完后继续搅拌1.5h-3h，制得聚酰胺
酸溶液；
（2）用酰胺类溶剂将聚酰胺酸溶液稀释至浓度为0.20%-1.00%，将稀释后的溶液用匀胶
机旋涂到氧化铟锡玻璃片上，旋涂的层数为1-8层，随后将该氧化铟锡玻璃片置于70℃-100
℃的电热板上加热烘干，在氧化铟锡玻璃片上形成聚酰胺酸薄膜；
（3）将涂覆有聚酰胺酸薄膜的氧化铟锡玻璃片置于烘箱中，于200℃-280℃下高温亚胺
化0.5h-2h，随后自然冷却至室温，得到聚酰亚胺功能层；
（4）在步骤（3）所得的聚酰亚胺功能层上制备一层电极作为顶电极，完成聚酰亚胺阻变
存储器的制备。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺阻变存储器的制备方法，其特征是：
步骤（1）和（...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴培邦，阳林英，范丽丽，罗韦春，卢悦群，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45