一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法。本发明专利技术选取Si片，用丙酮、无水乙醇、去离子水先后超声，取Ba(CH3COO)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中搅拌得溶液A，取Ti(OC4H9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液搅拌得溶液B，将PVP粉末溶于A与B的混合溶液，80℃水浴搅拌，得到溶液C，用玻璃棒在Si片上纺出BaTiO3微米纤维，将纤维在管式炉中900℃退火。本发明专利技术克服了传统Flash存储面临操作速度慢、损耗高、寿命短的缺陷。本发明专利技术工艺简单，一步合成，原材料便宜，合成量大，纤维灵活方便，具有很高的电阻开关比值，在电压的调控下具备良好的阻变开关特性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法
本专利技术属于铁电功能材料领域，特别涉及一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法。
技术介绍
在本专利技术作出之前，随着信息技术的发展。传统的Flash存储面临操作速度慢、损耗高、寿命短等问题，已经远远满足不了实际需要。然而传统的平面BaTiO3阻变随机存储器件制备过程繁琐、所得产物小、成本昂贵、灵活性差，因此也限制了其在工业领域的应用。BaTiO3是重要的铁电材料具有更高的电阻开关比，制备BaTiO3纤维有望改善现状并且实现在电压调控下的阻变开关响应。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述缺陷，研制一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法。本专利技术的技术方案是：一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法，其主要技术特征在于步骤如下：(1)选取Si片，用丙酮、无水乙醇、去离子水先后超声；(2)取Ba(CH3COO)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中搅拌，得到溶液A；(3)选取Ti(OC4H9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液中，搅拌，得到溶液B；(4)将PVP粉末溶于A与B的混合溶液，80℃水浴搅拌，得到溶液C；(5)用玻璃棒在Si片上纺出BaTiO3微米纤维，将纤维在管式炉中900℃退火。所述步骤(1)中Si片为10mm*10mm，超声15min。所述步骤(2)中选取5.1gBa(CH3COO)2粉末溶于20ml冰醋酸和20ml的乙二醇甲醚的混合溶液中搅拌半小时。所述步骤(3)中7.4gTi(OC4H9)4溶液溶于20ml乙醇和2ml乳酸的混合溶液中搅拌15分钟。所述步骤(4)中将0.5gPVP粉末溶于A与B的混合溶液，80℃水浴搅拌5小时后。所述步骤(5)中将纤维在管式炉中900℃退火1小时。本专利技术的优点和效果在于合成具有阻变特性的BaTiO3微米纤维，制备工艺简单，一步合成，制备所需原材料便宜，合成量大，制备工艺简单，具有体积，纤维灵活方便，具有很高的电阻开关比值，在电压的调控下具备良好的阻变开关特性。可推广并应用于工业领域。本专利技术的具体优点和效果将在下面的附图说明和具体实施方式中进一步进行阐述。附图说明图1——本专利技术制备的具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的X-射线衍射图。图2——本专利技术制备的具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的扫描电镜照片图，其中(a)为纤维的整体扫描电镜图，(b)为纤维的局部扫描电镜图。图3——本专利技术所制备的具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的透射电镜和选区电子衍射图，其中(a)为整体透射电镜图，(b)为局部透射电镜图，其中的插图为电子衍射图。图4——本专利技术所制备具有阻变特性的BaTiO3微米纤维I-V示意图。图5——本专利技术所制备具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的性能示意图。具体实施方式本专利技术的技术思路是：实验下制备形成微米纤维状的BaTiO3，采用简单的solgel与玻璃棒纺丝法制备，不需要昂贵的仪器设备，原材料为常见的化学药品，加入PVP纺丝助剂后在Si片上易纺出大量纤维，纤维相比于传统的平面器件具有体积小灵活的特点，而且传统的平面器件需要贵金属作为底电极，本实验制备的纤维采用普通钨丝作为接触电极也大大降低了成本。为了能得到高开关比的阻变存储器，传统的平面器件需要通过半导体与存储介质复合来调控能带，改变功函数进一步提高器件性能。本实验制备的BaTiO3纤维只需用腐蚀过的钨针作为电极，形成金属半导体接触，在电压的调控下就能测得具有高开关比值良好的阻变开关特性。目前为止还未报道过通过电压调控来实现单根微米纤维的具有高开关比值的事例，本实验首次制备出了一种具有阻变开关特性的纤维，相比于传统的平面器件具有很强的创新性、突破性。本实验制备的纤维不仅克服了以往传统平面器件的缺陷，而且该纤维在电压的调控下同时具备良好的阻变开关特性。下面具体说明本专利技术。本专利技术步骤如下：(1)将选取Si片，用丙酮、无水乙醇、去离子水先后超声；(2)取Ba(CH3COO)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中搅拌，得到溶液A；(3)选取Ti(OC4H9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液中，搅拌，得到溶液B；(4)将PVP粉末溶于A与B的混合溶液，水浴搅拌，得到溶液C；(5)用玻璃棒在Si片上纺出BaTiO3微米纤维，将纤维在管式炉中退火。实施例：选取10mm*10mm的Si片，用丙酮、无水乙醇、去离子水先后超声15min；选取Ba(CH3COO)2粉末(5.1g)溶于20ml冰醋酸和20ml的乙二醇甲醚的混合溶液中，搅拌半小时后，得到溶液A；并且选取Ti(OC4H9)4溶液(7.4g)溶于20ml乙醇和2ml乳酸的混合溶液中，搅拌15分钟，得到溶液B；然后将PVP粉末(0.5g)溶于A与B的混合溶液，80℃水浴搅拌5小时后，得到溶液C。之后用玻璃棒在Si片上纺出BaTiO3微米纤维，最后将纤维在管式炉中900℃退火1小时。如图1，图2，图3，图4所示，采用D8ADVANCE型XRD(Cukαradiation，德国Bruker-AXS公司)测定所制备样品的晶相结构。采用日立公司(日本)的S4800II型FESEM(FESEM，s-4800II，Hitachi)对所制备样品的形貌进行观察。采用荷兰philips-FEI公司的TecnaiF30场发射透射电镜(HRTEM，TecnaiF30，FEI)对样品的晶相结构进行直观的探测和表征。采用美国吉时利仪器公司的Keithley6487对所制备的样品进行IV阻变性能测试。试验结果表明：图1：如图所示的所有的衍射峰从左到右分别对应于四方晶系BaTiO3的(100)，(110)，(111，(200)，(210)，(211)，(200)晶面，图示XRD说明了所制备的样品中BaTiO3的存在。图2：从该图(a)可知，实例所制备的具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的具有光滑的表面，纤维的长度大约在7μm左右，图(b)为纤维的截面图，可知纤维的形状为椭圆形。图3：图(a)高倍的透射电镜和图(b)选区电子衍射可以看出实例所制备的BaTiO3微米纤维在电压调控下的阻变存储器由纯的BaTiO3构成。其中0.28nm对应于BaTiO3的(110)晶面。图4：循环电压为0V-500V-0V-500V-0V。从图中我们可以看到，合成的BaTiO3微米纤维在电压的调控下，实现了电阻从高阻状态切换到低阻状态，又从低阻状态复位到高阻状态的阻变开关行为。图5：从图中我们可以看到，合成的BaTiO3微米纤维具有明显的阻变开关行为，电阻开关比值(ON/OFF)达到106。根据上述研究结果可知：我们制备的具有阻变特性的BaTiO3微米纤维制备程序简单，成本低廉，合成量大，在电压的调控下具备良好的阻变开关性能，因此可推广并应用于工业领域。因此，从上述实验步骤、数据和图表分析可以看出，本专利技术首次制备了一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维，并且制备过程简单，成本低廉，在电压调控下具有良好的阻变开关特性，适于工业应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法，其特征在于步骤如下：(1)将选取Si片，用丙酮、无水乙醇、去离子水先后超声；(2)取Ba(CH3COO)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中搅拌，得到溶液A；(3)选取Ti(OC4H9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液中，搅拌，得到溶液B；(4)将PVP粉末溶于A与B的混合溶液，80℃水浴搅拌，得到溶液C；(5)用玻璃棒在Si片上纺出BaTiO3微米纤维，将纤维在管式炉中900℃退火。

【技术特征摘要】
1.一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法，其特征在于步骤如下：(1)将选取Si片，用丙酮、无水乙醇、去离子水先后超声；(2)取Ba(CH3COO)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中搅拌，得到溶液A；(3)选取Ti(OC4H9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液中，搅拌，得到溶液B；(4)将PVP粉末溶于A与B的混合溶液，80℃水浴搅拌，得到溶液C；(5)用玻璃棒在Si片上纺出BaTiO3微米纤维，将纤维在管式炉中900℃退火。2.根据权利要求1所述的一种具有阻变特性的BaTiO3微米纤维的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中Si片为10mm*10mm，超声15min。3.根据权利要求1所述的一种具有阻变特性的BaTiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪志雷，王强，曾祥华，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32