一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器及其制备方法，该黑磷烯基阻变存储器从下至上依次包括衬底、Ti3C2ene薄膜底电极层、黑磷烯薄膜阻变功能层、Ti3C2ene薄膜顶电极层和披覆层，具体制备方法为：清洗衬底，在基底材料上转移Ti3C2ene薄膜材料底电极层，然后覆盖黑磷烯薄膜阻变功能层，再转移Ti3C2ene薄膜材料，利用光刻胶的光学曝光和显影处理获得顶电极图形，经感应耦合等离子体刻蚀得到Ti3C2ene薄膜顶电极层，得到存储器单元；最后光刻胶的光学曝光、显影和剥离形成披覆层图形，使用原子层沉积技术在光刻胶层上沉积披覆层，得到抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器。

Black phosphorus base resistance memory for resisting electromagnetic interference and preparation method thereof

Black phosphorus vinyl resistance of this invention is to provide an anti electromagnetic interference memory and preparation method, the black phosphorus vinyl RRAM from bottom to top comprises a substrate, a bottom electrode layer of Ti3C2ene thin film, black phosphinidene thin film resistive functional layer and Ti3C2ene thin film electrode layer and cladding layer, the concrete preparation method for cleaning substrate transfer: Ti3C2ene thin film bottom electrode layer on the substrate material, and then covered with black phosphinidene thin film resistive layer and transfer function, Ti3C2ene thin film, top electrode pattern optical exposure and developing photoresist by using inductively coupled plasma etching of Ti3C2ene thin film electrode layer, get the memory unit finally; optical resist exposure, development and stripping the formation of cladding layer graphics, using atomic layer deposition in a photoresist layer deposited on the cladding layer, get anti electromagnetic interference Black phosphorus barrier storage.

【技术实现步骤摘要】
一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器及其制备方法
：本专利技术属于阻变存储器材料
，具体涉及一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器及其制备方法。
技术介绍
半导体存储器是集成电路产业中最为重要的技术之一，随着大数据、云计算、物联网等技术的兴起，需要存储分析的信息正在爆炸式增长，半导体存储器的市场日益扩大。随着新材料、新技术的不断发展，新型存储器向高密度非易失存储方向发展。阻变存储器是通过某些薄膜材料在电激励的作用下电阻的可逆转变实现数据存储，与传统的闪存相比具有明显优势，包括器件结构简单、单元尺寸小、可微缩性好、操作速度快、功耗低、与互补金属氧化物工艺相兼容、易于三维集成等。目前，阻变存储器中的薄膜材料分为固体电解质材料、多元金属氧化物、二元金属氧化物和低维纳米材料，其中低维纳米材料的尺度小，具有特殊结构及透明、头型、阻挡原子扩散、超薄、导电或者绝缘等性能可以赋予阻变存储器更多的功能性。常见的低维纳米材料有石墨烯、硅烯、二硫化钼和黑磷烯等。黑磷是一种类似石墨的波形层状结构晶体，原子层间通过范德华力结合，易于被剥离成单层或者少层的纳米薄片，黑磷烯是一种天然的p型半导体，具有明显的各向异性，具有较高的电子迁移率，单层黑磷烯电子迁移率可达104cm2/(V·s)。目前黑磷烯在制备晶体管、光电元件、气体传感器、太阳能电池和量子点方面已经有所应用，但是在阻变存储器中的应用还不多见。此外，阻变存储器在使用过程中会发射电磁波也会受到其他设备发出的电磁波的干扰，赋予阻变存储器电磁屏蔽功能也十分必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器及其制备方法，该黑磷烯基阻变存储器从下至上依次包括衬底、Ti3C2ene薄膜底电极层、黑磷烯薄膜阻变功能层、Ti3C2ene薄膜顶电极层和三氧化二铝披覆层，制备得到转变速率快，读写电压稳定的防电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器，所述抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器从下至上依次包括衬底、底电极层、阻变功能层、顶电极层和披覆层，所述阻变功能层为黑磷烯薄膜层，所述阻变功能层部分被顶电极层覆盖，剩余部分被披覆层覆盖，所述底电极层和顶电极层为电磁屏蔽材料，所述电磁屏蔽材料为二维金属碳化物Ti3C2ene薄膜。作为上述技术方案的优选，所述黑磷烯薄膜层由单层或者多层黑磷烯薄膜构成，厚度为0.5-100nm。本专利技术还提供一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：(1)清洗衬底，在基底材料上转移Ti3C2ene薄膜材料，形成底电极层；(2)在步骤(1)制备的底电极层上形成黑磷烯薄膜层；(3)转移Ti3C2ene薄膜材料至步骤(2)制备的黑磷烯薄膜层上，形成顶层Ti3C2ene薄膜材料；(4)在步骤(3)制备的顶层Ti3C2ene薄膜材料上旋涂光刻胶，使用光学曝光和显影获得顶电极图形，使用感应耦合等离子体刻蚀技术刻蚀得到顶电极层，得到存储器单元；(5)将步骤(4)制备的存储器单元上旋涂光刻胶，通过光学曝光、显影和剥离，形成披覆层图形，使用原子层沉积技术在光刻胶层上沉积披覆层，使其包覆顶电极覆盖之外的黑磷烯薄膜层，得到抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)或者步骤(3)中，Ti3C2ene薄膜材料的制备方法为：将3g粒径为45μm的Ti3AlC2粉体置于35ml的40％氟化氢溶液中，在40℃下加热42h，自然冷却至室温，去离子充分清洗，获得黑色液体，将黑色液体滴到基底上烘干，得到Ti3C2ene薄膜材料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)或者步骤(3)中，Ti3C2ene薄膜材料的制备方法为：将6mol/L的盐酸溶液中加入1.98g的氟化锂，混合均匀形成基底溶液，用10min的时间将3g的Ti3AlC2加入到基底溶液中，在40℃下加热42h，自然冷却至室温，去离子充分清洗，获得黑色液体，将黑色液体滴到基底上烘干，得到Ti3C2ene薄膜材料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，黑磷烯薄膜层由15层黑磷烯薄膜构成，每层的厚度为0.5nm，总厚度为7.5nm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中底电极层的厚度为80nm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中顶层电极层的厚度为50nm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，感应耦合等离子体刻蚀的工艺为：SF6流量为18sccm，氧气流量为5sccm，RF功率为200W，ICP功率为800W，刻蚀气压5MmTorr，刻蚀时间30s。作为上述技术方案的优选，所述步骤(5)中，披覆层为三氧化二铝，厚度为50nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器采用黑磷烯薄膜层作为阻变功能层，黑磷烯薄膜层的层数变化可操控性好，作为阻变存储器的阻变功能层，材料的可操控性佳，而且黑磷烯具有的高电子迁移率和直接带隙等性能，使制备的存储器具有转变速度快，低些电压稳定的优点。(2)本专利技术制备的抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器采用Ti3C2ene薄膜材料作为底电极层和顶电极层，Ti3C2ene薄膜材料兼具金属的导电性和表面亲水性，且电磁波可以在Ti3C2ene薄膜材料内多次内反射，使Ti3C2ene薄膜材料具有优异的屏蔽电磁干扰效率，而且Ti3C2ene材料具有优异的可塑性和易涂装性使Ti3C2ene薄膜材料可以覆盖在任意形状的表面，赋予材料优异的抗电磁干扰功能，而且使制备的阻变存储器具有轻量化、高强度、成本低、工艺简单等优点，可用于便携式或者可穿戴电子器件中。(3)本专利技术制备方法简单，可操控性好，成本低，制备的阻变存储器转变速度快，存储稳定，轻质高强，可使用领域广泛，市场前景好。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：附图1是抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器结构示意图。其中，1、衬底2、Ti3C2ene薄膜底电极层3、黑磷烯薄膜阻变功能层4、Ti3C2ene薄膜顶电极层5、披覆层具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)将3g粒径为45μm的Ti3AlC2粉体置于35ml的40％氟化氢溶液中，在40℃下加热42h，自然冷却至室温，去离子充分清洗，获得黑色液体，将黑色液体滴到基底上烘干，得到Ti3C2ene薄膜材料。(2)清洗衬底，在基底材料上转移80nm厚的Ti3C2ene薄膜材料，形成底电极层。(3)在底电极层上形成总厚度为7.5nm的15层黑磷烯薄膜层。(4)转移50nm厚的Ti3C2ene薄膜材料至黑磷烯薄膜层上，形成顶层Ti3C2ene薄膜材料。(5)在顶层Ti3C2ene薄膜材料上旋涂光刻胶，使用光学曝光和显影获得顶电极图形，使用感应耦合等离子体刻蚀技术刻蚀得到顶电极层，得到存储器单元，其中感应耦合等离子体刻蚀的工艺为：SF6流量为18sccm，氧气流量为5sccm，RF功率为200W，ICP功率为800W，刻蚀气压5MmTorr，刻蚀时间30s。(6)将存储器单元上旋涂光刻胶，通过光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器，其特征在于：所述抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器从下至上依次包括衬底、底电极层、阻变功能层、顶电极层和披覆层，所述阻变功能层为黑磷烯薄膜层，所述阻变功能层部分被顶电极层覆盖，剩余部分被披覆层覆盖，所述底电极层和顶电极层为电磁屏蔽材料，所述电磁屏蔽材料为二维金属碳化物Ti3C2ene薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器，其特征在于：所述抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器从下至上依次包括衬底、底电极层、阻变功能层、顶电极层和披覆层，所述阻变功能层为黑磷烯薄膜层，所述阻变功能层部分被顶电极层覆盖，剩余部分被披覆层覆盖，所述底电极层和顶电极层为电磁屏蔽材料，所述电磁屏蔽材料为二维金属碳化物Ti3C2ene薄膜。2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器，其特征在于：所述黑磷烯薄膜层由单层或者多层黑磷烯薄膜构成，厚度为0.5-100nm。3.一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗衬底，在基底材料上转移Ti3C2ene薄膜材料，形成底电极层；(2)在步骤(1)制备的底电极层上形成黑磷烯薄膜层；(3)转移Ti3C2ene薄膜材料至步骤(2)制备的黑磷烯薄膜层上，形成顶层Ti3C2ene薄膜材料；(4)在步骤(3)制备的顶层Ti3C2ene薄膜材料上旋涂光刻胶，使用光学曝光和显影获得顶电极图形，使用感应耦合等离子体刻蚀技术刻蚀得到顶电极层，得到存储器单元；(5)将步骤(4)制备的存储器单元上旋涂光刻胶，通过光学曝光、显影和剥离，形成披覆层图形，使用原子层沉积技术在光刻胶层上沉积披覆层，使其包覆顶电极覆盖之外的黑磷烯薄膜层，得到抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器。4.根据权利要求3所述的一种抗电磁干扰的黑磷烯基阻变存储器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)或者步骤(3)中，Ti3C2ene薄膜材料的制备方法为：将3g粒径为45μm的Ti3AlC2粉体置于35ml的40％氟化氢溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，
申请(专利权)人：东莞市佳乾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44