一种非易失性阻变存储器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非易失性阻变存储器的制备方法，包括如下步骤：利用磁控溅射法于PET衬底上沉积一层ITO(氧化铟锡)薄膜；制备PVK(聚乙烯咔唑)包埋ZnO纳米粒子溶液；利用旋涂法将所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于所述ITO薄膜，得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜；采用真空蒸镀法于所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜上沉积顶电极。本发明专利技术中非易失性阻变存储器的制备方法，采用旋涂法将PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于ITO薄膜上，所得到的ZnO纳米粒子能够在PVK中均匀分散，均匀分散的ZnO纳米粒子会使得器件的阻变特性稳定，且不易发生薄膜被击穿的现象。并且使用柔性PET衬底得到的非易失性阻变存储器，能够承受较高的弯曲应变而不会产生裂纹或断裂。

A preparation method of nonvolatile resistive variable memory

The invention discloses a preparation method of a nonvolatile resistive memory, which comprises the following steps: depositing an ITO (indium tin oxide) film on a PET substrate by magnetron sputtering; preparing a PVK (polyvinylcarbazole) embedded ZnO nanoparticle solution; and coating the PVK embedded ZnO nanoparticle solution on the ITO film by spin coating method. The PVK-coated ZnO nanoparticle film was prepared and the top electrode was deposited on the PVK-coated ZnO nanoparticle film by vacuum evaporation method. The preparation method of the non-volatile resistance memory of the invention adopts spin-coating method to coat the solution of PVK-embedded ZnO nanoparticles on ITO film. The obtained ZnO nanoparticles can be uniformly dispersed in the PVK. The uniformly dispersed ZnO nanoparticles can stabilize the resistance characteristic of the device and prevent the film from being broken down. Moreover, the nonvolatile resistive memory based on flexible PET substrate can withstand high bending strain without cracking or fracture.

【技术实现步骤摘要】
一种非易失性阻变存储器的制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种非易失性阻变存储器的制备方法。
技术介绍
非易失性阻变存储器的研发涉及化学、电子、材料和信息科学等领域，属于交叉学科新兴技术。19世纪60年代，英、法、美在非易失性阻变存储器的方面有先导性研究，并得到了较好结果。有学者在研究Al/SiO/Au器件电学特性时，观测到在“电形成”过程后的记忆效应，认为是部分金原子注入至SiO层，并在其中形成杂质能级所致。有机阻变薄膜具有可分子裁剪、耐弯折和尺度小等优点，满足作为柔性阻变存储器的高柔韧度、均一阻变性和环境友好等要求，但器件开关比和耐受性尚存差距。开发有机/无机杂化体系的阻变器件，如分子包埋纳米粒子存储薄膜，可融合有机和无机各自特点，通过控制配比和分布，可改善功能薄膜物化特性，如开关比提高而存储密度增大等。有学者表征了Al/Alq3/Al/Alq3/Al器件，发现夹在分子膜中间的小于10nm厚的Al层以不连续的纳米粒子形态存在，在分子能带内产生杂质和陷阱能级，并因此导致电荷捕获及空间电场效应而具备存储特性。有学者采用液相外延法制备了金属有机骨架配合物HKUST-1柔性器件，在±70℃范围内阻变特性稳定，可承受2.8％的弯曲应变。总之，各国学者已初步研究了分子包埋纳米粒子薄膜的存储特性机理及其影响因素，包括分子结构与性质，纳米粒子材料、结构与特性，成膜方法及器件结构等对电学存储特性的影响与调控。有机存储器件是当下非易失性阻变存储器的研究热点之一，具有低成本、便携和存储速度快等优点。但其存在着界面调控困难的问题，一直制约着有机阻变薄膜阻变特性的提高及其商业化应用。为提高器件的开关性能，国内外研究人员通常引入纳米材料以改善复合薄膜界面，或改变电极来改变器件的开关极性，但仍存在一些问题：1)因为纳米粒子在聚合物基体中的分散性较差,而导致器件各处的开关比不均匀；2)目前有机存储器多制备在硬质衬底如二氧化硅上，阻变器件的耐弯折性能得不到研究，并且不能承受器件的反复变形，而导致器件发生形变甚至被破坏，不适用于商业化应用。因此，有必要提供一种非易失性阻变存储器的制备方法，使其能够解决纳米粒子在聚合物基体中分布不均、基底材质为硬质的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非易失性阻变存储器的制备方法，解决现有阻变存储器中纳米粒子分散性差且基底材质过硬问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种非易失性阻变存储器的制备方法，包括如下步骤：利用磁控溅射法于PET衬底上沉积一层ITO(氧化铟锡)薄膜；制备PVK(聚乙烯咔唑)包埋ZnO纳米粒子溶液；利用旋涂法将所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于所述ITO薄膜，得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜；采用真空蒸镀法于所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜上沉积顶电极。优选地，所述制备PVK包埋ZnO纳米粒子溶液的步骤包括：称取6g～12gZn(CH3COO)2·2H2O(醋酸锌)溶于100～200mL乙二醇甲醚中，加入5～10mL乙醇胺，在55～65℃的水浴条件下搅拌2h，得到ZnO溶胶；将所述ZnO溶胶在空气中静置陈化24h；向所述ZnO溶胶中滴加NaOH溶液直至PH＝12，得到前驱体；将所述前驱体倒入高压反应釜中，于200℃下保持0.5～8h，得到所述ZnO纳米粒子；将所述ZnO纳米粒子溶于无水乙醇，得到ZnO纳米粒子溶液；称取30gPVK溶于6mL氯仿中，超声震荡20min，得到PVK溶液；向试管中加入所述PVK溶液和所述ZnO纳米粒子溶液并混合均匀，得到所述PVK与所述ZnO纳米粒子的质量分数比为200:1～10:1的所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液。该方法首先采用溶胶凝胶-水热法制备了ZnO纳米粒子，又将ZnO纳米粒子包埋入PVK溶液中，以得到PVK包埋ZnO纳米粒子溶液。采用溶胶凝胶-水热法制备的ZnO纳米粒子，其粒径生长均匀约为100-200nm，纳米粒子的结晶性较好，电子扫描显像图显示能够观察到清晰的边界。该ZnO纳米粒子的制备过程相比于传统的水热生长法的制备过程，不会使PET衬底与ITO薄膜之间脱层，从而不会影响整个器件的平整性以及开关性。优选地，所述得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜的步骤包括：将涂覆有所述ITO薄膜的所述PET衬底依次在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗15～20min，用无水乙醇冲洗，再于加热平台上烘干；将涂覆有所述ITO薄膜的所述PET衬底固定于匀胶机内，所述ITO薄膜朝上，向所述ITO薄膜上滴加所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液，先在500～800rpm的转速下旋转5～10s，再在2000～3000rpm的转速下旋转30～40s；取下所述PET衬底，将所述PET衬底置于加热平台上于80℃下退火10min。旋涂法符合光学、微电子学、纳米光子学、纳米电子学等许多薄膜类器件的制备要求。在微电子行业中，运用旋涂法制备出的新型薄膜晶体管器件具有电子迁移率高、厚度精确、均匀稳定等优良的性能。利用旋涂法制备PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜，制备的薄膜厚度在100nm～300nm之间精确可控，且匀胶机的设备结构简单并易于操作，具备优良的性价比。优选地，所述沉积顶电极的步骤包括：将沉积有所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜的所述PET衬底置于真空蒸镀室内的基片架上，沉积有所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜的一侧朝向蒸发舟；利用掩膜版遮挡所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜的部分区域；将所述顶电极的材料放入蒸发舟中；控制真空蒸镀室内的本体真空度不高于1×10-2Pa，蒸发舟温度为680～1100℃；去除掩膜版，得到所述非易失性阻变存储器。利用掩膜版以形成顶电极图形并采用真空蒸镀法沉积顶电极，能够获得精确的顶电极图案。优选地，所述顶电极的材料为Ag、Al或Cu。优选地，所述顶电极的厚度为20～50nm。优选地，所述ITO薄膜的厚度为20～50nm。ITO薄膜作为底电极，其厚度与顶电极的厚度均为20～50nm，该电极厚度适中，不会因电极厚度过大而导致柔性存储器在弯折状态下造成裂纹的萌生，也不会因电极厚度过小而导致器件被击穿或发生断裂。本专利技术的有益效果为：1、采用旋涂法将PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于ITO薄膜上，所得到的ZnO纳米粒子能够在PVK中均匀分散，均匀分散的ZnO纳米粒子会使得器件的阻变特性稳定，且不易发生薄膜被击穿的现象；2、使用PET衬底，即柔性衬底，得到的非易失性阻变存储器，能够承受较高的弯曲应变而不会产生裂纹或断裂。3、采用延展性较好且能够附着于PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜的金属材料作为顶电极，能够进一步增加器件的耐弯折性。附图说明图1是本专利技术提供的非易失性阻变存储器的制备方法的流程示意图一；图2是本专利技术提供的非易失性阻变存储器的制备方法的流程示意图二。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1本实施例提供一种非易失性阻变存储器的制备方法，包括如下步骤：利用磁控溅射法于PET衬底上沉积一层ITO薄膜；制备PVK包埋ZnO纳米粒子溶液；利用旋涂法将PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于ITO薄膜，得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜；采用真空蒸镀法于PVK包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非易失性阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：利用磁控溅射法于PET衬底上沉积一层ITO薄膜；制备PVK包埋ZnO纳米粒子溶液；利用旋涂法将所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于所述ITO薄膜，得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜；采用真空蒸镀法于所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜上沉积顶电极。

【技术特征摘要】
1.一种非易失性阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：利用磁控溅射法于PET衬底上沉积一层ITO薄膜；制备PVK包埋ZnO纳米粒子溶液；利用旋涂法将所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液涂覆于所述ITO薄膜，得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜；采用真空蒸镀法于所述PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜上沉积顶电极。2.根据权利要求1所述的非易失性阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述制备PVK包埋ZnO纳米粒子溶液的步骤包括：称取6～12gZn(CH3COO)2·2H2O溶于100～200mL乙二醇甲醚中，加入5～10mL乙醇胺，在55～65℃的水浴条件下搅拌2h，得到ZnO溶胶；将所述ZnO溶胶在空气中静置陈化24h；向所述ZnO溶胶中滴加NaOH溶液直至PH＝12，得到前驱体；将所述前驱体倒入高压反应釜中，于200℃下保持0.5～8h，得到所述ZnO纳米粒子；将所述ZnO纳米粒子溶于无水乙醇，得到ZnO纳米粒子溶液；称取30gPVK溶于6mL氯仿中，超声震荡20min，得到PVK溶液；向试管中加入所述PVK溶液和所述ZnO纳米粒子溶液并混合均匀，得到所述PVK与所述ZnO纳米粒子的质量分数比为200:1～10:1的所述PVK包埋ZnO纳米粒子溶液。3.根据权利要求1所述的非易失性阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述得到PVK包埋ZnO纳米粒子薄膜的步骤包括：将涂覆有所述ITO薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔敏娟，
申请(专利权)人：无锡智高点技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32