一种忆阻器和传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种忆阻器，所述忆阻器包括衬底、反应电极、非反应电极和位于反应电极、非反应电极之间的转换层，反应电极、转换层和非反应电极共同构成三明治结构，三明治结构设置在衬底的表面，其中，所述转换层的材质为M-Ge-N，所述反应电极的材质为M，M为银或铜，N为硒或碲，所述反应电极用于在电场诱导作用下氧化成M离子，所述M离子进入所述转换层并在所述反应电极与所述转换层的接触界面处或所述转换层M-Ge-N的缺陷处参与形成MN纳米线，所述MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状。该忆阻器对不同频率的光均有强烈的吸收，产生不同响应波长的LSPR现象，从而实现对不同种类物质的传感。本发明专利技术还提供了包含该忆阻器的传感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，尤其涉及一种忆阻器和传感器。
技术介绍
忆阻器，又称记忆电阻，是一类具有记忆效应的非线性电阻，它是继电阻、电容、电感之后的第四中无源基本电路元件，忆阻器的记忆效应使得其在存储器件、图像传感器、神经网络的传感等领域有广泛应用。纳米粒子具有常规块体材质所不具备的优异性能，例如贵金属Au、Ag以及近年来发展的Cu或Ag的硫系化合物(如Ag2S、CuTe)可产生局域表面等离子体共振(简称为LSPR)现象，即当入射光子频率与纳米粒子的集体振动频率相匹配时，就会发生LSPR，纳米粒子在紫外-可见光区表现出特征吸收峰。LSPR的形状、位置等与纳米粒子的组成、大小、形状、周围介质折射率等因素密切相关，因此可利用纳米粒子的LSPR特性来对周围介质的折射率进行传感，间接应用到传感器方面。但是纳米粒子只能实现对单一频段光的响应，无法实现对不同种类物质的传感。因此，有必要提供一种可产生不同响应波长的LSPR的器件，从而实现对不同种类物质的传感。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例第一方面提供了一种忆阻器，所述忆阻器对不同频率的光有强烈的吸收，可产生不同响应波长的LSPR现象，从而实现对不同种类物质的传感。第一方面，本专利技术提供了一种忆阻器，所述忆阻器包括衬底、反应电极、非反应电极和位于反应电极、非反应电极之间的转换层，所述反应电极、转换层和非反应电极共同构成三明治结构，所述三明治结构设置在所述衬底的表面，其中，所述转换层的材质为M-Ge-N，所述反应电极的材质为M，M为银或铜，N为硒或碲，所述反应电极用于在电场诱导作用下氧化成M离子，所述M离子进入所述转换层并在所述反应电极与所述转换层的接触界面处或在所述转换层M-Ge-N的缺陷处参与形成MN纳米线，所述MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Ag-Ge-Te，所述Ag-Ge-Te为Ag10Ge15Te75、Ag20Ge25Te55和Ag33Ge20Te47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Cu-Ge-Te，所述Cu-Ge-Te为Cu10Ge15Te75、Cu20Ge25Te55和Cu33Ge20Te47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Ag-Ge-Se，所述Ag-Ge-Se为Ag10Ge15Se75、Ag20Ge25Se55和Ag33Ge20Se47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Cu-Ge-Se，所述Cu-Ge-Se为Cu10Ge15Se75、Cu20Ge25Se55和Cu33Ge20Se47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述反应电极、转换层和非反应电极依次并排设置在所述衬底的表面。本专利技术实施方式中，所述非反应电极的材质为钯、铂或金。本专利技术实施方式中，所述转换层的厚度为100-500nm。本专利技术实施方式中，所述反应电极的厚度为100-500nm。本专利技术实施方式中，所述非反应电极的厚度为100-500nm。本专利技术实施例第一方面提供的忆阻器，所述忆阻器在电场诱导作用下形成的MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状，使得该忆阻器对不同频率的光有强烈的吸收，产生不同响应波长的LSPR现象，从而实现对不同种类物质的传感，可以将该忆阻器用于传感器领域。第二方面，本专利技术提供了一种传感器，所述传感器包括忆阻器、信号放大器和光纤耦合器，所述光纤耦合器用于将外界光信号引入所述忆阻器中，所述信号放大器用于将通过所述忆阻器后的光信号进行放大、输出，所述忆阻器包括衬底、反应电极、非反应电极和位于反应电极、非反应电极之间的转换层，所述反应电极、转换层和非反应电极共同构成三明治结构，所述三明治结构设置在所述衬底的表面，其中，所述转换层的材质为M-Ge-N，所述反应电极的材质为M，M为银或铜，N为硒或碲，所述反应电极用于在电场诱导作用下氧化成M离子，所述M离子进入所述转换层并在所述反应电极与所述转换层的接触界面处或在所述转换层M-Ge-N的缺陷处参与形成MN纳米线，所述MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状。本专利技术实施例第二方面提供的传感器，能够产生不同的LSPR吸收峰，可实现对不同种类物质的传感，应用范围广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。图1是本专利技术实施例提供的一种忆阻器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种忆阻器的制备流程图；图3是本专利技术实施例提供的忆阻器中转换层在通电后的扫描电子显微镜(SEM)图像；图4是本专利技术实施例提供的忆阻器中转换层析出相的局部透射电子显微镜(TEM)图；图5是本专利技术实施例提供的忆阻器中转换层析出相的高分辨透射电子显微镜图像，内插图为其傅里叶变换(FFT)图像；图6是本专利技术实施例提供的忆阻器中转换层的图4的TEM图中点1的X射线能量色散光谱图(EDS)。具体实施方式下面结合附图及实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。应当指出，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。第一方面，本专利技术实施例提供了一种忆阻器，所述忆阻器包括衬底、反应电极、非反应电极和位于反应电极、非反应电极之间的转换层，所述反应电极、转换层和非反应电极共同构成三明治结构，所述三明治结构设置在所述衬底的表面，其中，所述转换层的材质为M-Ge-N，所述反应电极的材质为M，M为银或铜，N为硒或碲，所述反应电极用于在电场诱导作用下氧化成M离子，所述M离子进入所述转换层并在所述反应电极与所述转换层的接触界面处或在所述转换层M-Ge-N的缺陷处参与形成MN纳米线，所述MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状。如本专利技术实施方式所述的，所述反应电极为银电极或铜电极。本专利技术实施方式中，所述反应电极、转换层和非反应电极依次叠放在所述衬底表面。本专利技术实施方式中，所述反应电极、转换层和非反应电极依次并排设置在所述衬底的表面。所述反应电极、转换层和非反应电极共同构成横向三明治结构，相对于依次叠放在所述衬底表面，光可以避开转换层两侧的电极而直接照射在转换层上，更有利于该忆阻器在传感器方面的应用，提高传感的灵敏度、选择性、集成性。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Ag-Ge-Te，所述Ag-Ge-Te为Ag10Ge15Te75、Ag20Ge25Te55和Ag33Ge20Te47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Cu-Ge-Te，所述Cu-Ge-Te为Cu10Ge15Te75、Cu20Ge25Te55和Cu33Ge20Te47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Ag-Ge-Se，所述Ag-Ge-Se为Ag10Ge15Se75、Ag20Ge25Se55和Ag33Ge20Se47中的一种或多种。本专利技术实施方式中，所述转换层的材质M-Ge-N为Cu-Ge-Se，所述Cu-Ge-Se为Cu10Ge15Se75本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种忆阻器，其特征在于，所述忆阻器包括衬底、反应电极、非反应电极和位于反应电极、非反应电极之间的转换层，所述反应电极、转换层和非反应电极共同构成三明治结构，所述三明治结构设置在所述衬底的表面，其中，所述转换层的材质为M‑Ge‑N，所述反应电极的材质为M，M为银或铜，N为硒或碲，所述反应电极用于在电场诱导作用下氧化成M离子，所述M离子进入所述转换层并在所述反应电极与所述转换层的接触界面处或在所述转换层M‑Ge‑N的缺陷处参与形成MN纳米线，所述MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状。

【技术特征摘要】
1.一种忆阻器，其特征在于，所述忆阻器包括衬底、反应电极、非反应电极和位于反应电极、非反应电极之间的转换层，所述反应电极、转换层和非反应电极共同构成三明治结构，所述三明治结构设置在所述衬底的表面，其中，所述转换层的材质为M-Ge-N，所述反应电极的材质为M，M为银或铜，N为硒或碲，所述反应电极用于在电场诱导作用下氧化成M离子，所述M离子进入所述转换层并在所述反应电极与所述转换层的接触界面处或在所述转换层M-Ge-N的缺陷处参与形成MN纳米线，所述MN纳米线在电场的幅值和电场作用时间的控制下获得不同的尺寸和形状。2.如权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述反应电极、转换层和非反应电极依次并排设置在所述衬底的表面。3.如权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述转换层的材质M-Ge-N为Ag-Ge-Te，所述Ag-Ge-Te为Ag10Ge15Te75、Ag20Ge25Te55和Ag33Ge20Te47中的一种或多种。4.如权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述转换层的材质M-Ge-N为Cu-Ge-Te，所述Cu-Ge-Te为Cu10Ge15Te75、Cu20Ge25Te55和Cu33Ge20Te47中的一种或多种。5.如权利要求1所述的忆阻器，其特征在于，所述转换层的材质M-Ge-N为Ag-Ge-Se，所述Ag-Ge-Se为Ag10Ge15Se75、Ag20Ge25Se55和Ag33...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏奕东，陈岩，黄文龙，罗彩珠，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，南京大学，
类型：发明
国别省市：广东;44