一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用，涉及有机材料应用技术领域。将干燥的石蕊粉碎，研磨，通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末，使用去离子水稀释浓盐酸(HCl)溶液，或者氢氧化钠(NaOH)固体用去离子水溶解并稀释溶液；制备混合溶液：取石蕊粉末，然后将质量百分比为50％～55％的石蕊粉末与质量百分比为45％～50％的稀释溶液充分搅拌，配制成混合溶液；采用导电玻璃FTO做基片，利用旋涂法将步骤四得到的混合溶液分别在基片导电的一面旋涂成薄膜作为器件的介电层；将步骤五中制备的带介电层的基片，放进40℃的干燥箱里干燥12小时以上；通过直流溅射工艺在基片介电层的表面沉积金属银作为器件的上电极，得到具有银/石蕊/FTO结构的忆阻器件。

【技术实现步骤摘要】
一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用
本专利技术涉及有机材料应用

技术介绍
随着生产技术的快速发展和信息时代的日益普及，多功能集成电子器件正变得越来越重要。出现了各式各样的存储器件而目前使用的存储器可以分为两类，即易失性的随机存储器和非易失性存储器。同时，对非易失性存储设备的数据存储需求也在迅速增长。必须承认，非易失性存储设备将是以后存储系统的重要组成部分。此外，有机非易失性电阻开关器件近年来引起了研究工作者的广泛关注。有机非易失性电阻开关器件具有许多独特的优点，包括简单的器件结构、良好的拉伸性、较低的制造成本、低能量消耗、多级电阻开关等等。因此，选择有机材料作为电阻开关的功能层具有十分重要的意义。忆阻随机存储器(RRAM)是基于忆阻效应的一种存储器，简称忆阻器，与磁存储器结构类似，存储单元为导体/绝缘体/导体构成的三明治结构，但是介质层两侧不是磁性材料，而是导体材料或半导体材料。一般的情况下，导体为金属，因此忆阻随机存储器的结构为导体/绝缘体/导体型结构。通过施加一定的电压脉冲信号，使导体/绝缘体/导体结构中绝缘层的电阻可以在高阻态(HRS)和低阻态(LRS)之间进行可逆转换，从而实现对数据的写和读。另外，若使用有机材料制备忆阻随机存储器可以极大限度的降低的电子器件的成本，降低电子产品对环境的污染。有机材料具有非常好的应用前景，在未来的有机电子器件中具有重要的发展潜力。具有尺寸微小，存取速度快功，率极低，长时间保存，非易失性等特点的有机材料制备的存储器，必将给未来的存储应用带来新的变化。比如有机材料相比其他的传统材料具有不可取代的可移植，生物兼容性，以后可以运用在生物体内进行研发；对于发展人工智能(ArtificialIntelligence)也是至关重要的。目前，制备忆阻器所用到的传统材料主要有，ZnO，NiO，TiO2，SiO2，Ta2O5，BiFeO3，SrTiO3等，以及一些有机半导体材料，它们的制备需要借助先进的工艺比如磁控溅射、化学气相沉积、电子束蒸发、原子层沉积、脉冲激光沉积。一方面由于这些材料的价格比较高制备工艺较为复杂，另一方面用这些材料制备的器件很难降解对环境和人体存在一定的影响。最近几年，研究人员将工作重点放在了有机材料的选择上，从中筛选了一部分很有潜力的材料比如蚕丝，蛋清，蛋白质，葡萄糖，壳聚糖，DNA等。但是，蚕丝，蛋清，蛋白质，葡萄糖提取困难工艺复杂；而壳聚糖，DNA的价格昂贵用做器件制备成本过于高昂。研究忆阻效应及电容效应稳定共存器件的制备方法将具有重大的意义，在以后的电子电路中，可以用来替换相同功率的电容器和存储器应用于电路板以实现存储器和电容器的共存效应，进一步的提高电路板的集成度。同时，我们第一次提出在不同的pH下器件发生的变化有助于在以后酸碱条件下的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用，它能有效地解决有机材料在电子器件中应用的技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用，具体包括如下步骤：步骤一、将从地衣类植物提取出来的石蕊，清洗并使用干燥箱干燥，备用；步骤二、将干燥的石蕊粉碎，研磨，通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末，保存在干燥的环境中；步骤三、配制稀释溶液：使用去离子水稀释质量分数为37％，密度为1.19g/ml的浓盐酸(HCl)溶液0.03ml得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的稀释溶液，或者将0.04g氢氧化钠(NaOH)固体用去离子水溶解并稀释得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的稀释溶液，备用；所述的配置稀释溶液是浓盐酸(HCl)溶液或者醋酸(HCH3COOH)溶液，氢氧化钠(NaOH)固体或者氢氧化钾(KOH)固体。步骤四、制备混合溶液：取石蕊粉末，然后将质量百分比为50％～55％的石蕊粉末与质量百分比为45％～50％的稀释溶液充分搅拌，配制成混合溶液；步骤五、采用导电玻璃FTO做基片，利用旋涂法将步骤四得到的混合溶液分别在基片导电的一面旋涂成薄膜作为器件的介电层；步骤六、将步骤五中制备的带介电层的基片，放进40℃的干燥箱里干燥12小时以上；步骤七、通过直流溅射工艺在基片介电层的表面沉积金属银作为器件的上电极，得到具有银/石蕊/FTO结构的忆阻器件。所述的介电层分别为石蕊粉末和浓盐酸的稀释溶液、氢氧化钠的稀释溶液、去离子水配制成的混合溶液干燥后得到。所述的稀释溶液的pH值范围分别为在3～11之间。所述的上电极采用活泼金属Ag，Ti，或者Cu均可。所述通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末的具体方法为：首先，将石蕊用去离子水清洗后，置于容器中，然后将容器移至干燥箱中，在40℃条件下使用干燥箱干燥，使其达到恒重，干燥的石蕊经过粉碎，研磨，通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末，保存在干燥的环境中，备用。所述基片可以是金属片或附导电薄膜的基片电阻是20。所述上电极可以是银以外其他活泼金属或导电氧化物；Ag，Ti，或者Cu均可。本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用过滤法制备微米级的石蕊粉末，并且在导电基片上通过旋涂制备石蕊混合液薄膜介电层，解决了有机材料在电子器件中的应用；通过用不同pH值的试剂制备器件并测试了器件的忆阻效应，检验了石蕊混合液薄膜介电层的器件可以在不同的pH值下正常工作，展现了器件的优良性能，可以为以后的应用条件提供参考；而且，本专利技术应用在忆阻器制造成本非常低，同时制备成的器件具有较好的忆阻效应和电容效应，为在不同酸碱条件下的数据读取和写入提供了更好的条件。附图说明图1为本专利技术提取的微米级石蕊皮粉末的XRD图谱；图2为本专利技术在不同pH下制备的忆阻器的忆阻效应(I–V曲线)；图3为本专利技术能量色散X射线的元素相对含量定量分析；图4为本专利技术展示了在不同pH下制备忆阻器的I–V曲线以及Set电压和Reset电压分布。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述：以下将参照附图，对本专利技术进行详细的描述：一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用，具体包括如下步骤：步骤一、将提取出来的石蕊，清洗并使用干燥箱干燥，备用；步骤二、将干燥的石蕊粉碎，研磨，通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末，保存在干燥的环境中；步骤三、使用去离子水稀释质量百分比为37％密度为1.19g/ml的浓盐酸(HCl)溶液0.03ml得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的pH值为3的试剂，然后再将0.04g氢氧化钠(NaOH)固体用去离子水溶解并稀释得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的pH值为11的试剂，备用；步骤四、制备溶液：取石蕊粉末，然后将体积百分比为50％～55％的石蕊粉末分别于与体积百分比为45％～50％的pH值为3的稀释溶液、pH值为11的稀释溶液、pH值为7的去离子水充分搅拌，配制成混合溶液；所述的配置稀释溶液是浓盐酸(HCl)溶液或者醋酸(HCH3COOH)溶液，氢氧化钠(NaOH)固体或者氢氧化钾(KOH)固体。步骤五、采用导电玻璃FTO做基片，利用旋涂法将步骤四得到的三种溶液分别在三片基片导电的一面旋涂成薄膜作为器件的介电层；步骤六、将步骤五中制备的带介电层的基片，放进40℃的干燥箱里干燥12小时以上；步骤七、通过直流溅射工艺在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用，具体包括如下步骤：步骤一、将从地衣类植物提取出来的石蕊，清洗并使用干燥箱干燥，备用；步骤二、将干燥的石蕊粉碎，研磨，通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末，保存在干燥的环境中；步骤三、配制稀释溶液：使用去离子水稀释质量分数为37％，密度为1.19g/ml的浓盐酸(HCl)溶液0.03ml得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的稀释溶液，或者将0.04g氢氧化钠(NaOH)固体用去离子水溶解并稀释得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的稀释溶液，备用；步骤四、制备混合溶液：取石蕊粉末，然后将质量百分比为50％～55％的石蕊粉末与质量百分比为45％～50％的稀释溶液充分搅拌，配制成混合溶液；步骤五、采用导电玻璃FTO做基片，利用旋涂法将步骤四得到的混合溶液分别在基片导电的一面旋涂成薄膜作为器件的介电层；步骤六、将步骤五中制备的带介电层的基片，放进40℃的干燥箱里干燥12小时以上；步骤七、通过直流溅射工艺在基片介电层的表面沉积金属银作为器件的上电极，得到具有银/石蕊/FTO结构的忆阻器件。

【技术特征摘要】
1.一种石蕊作为忆阻器件介电层的应用，具体包括如下步骤：步骤一、将从地衣类植物提取出来的石蕊，清洗并使用干燥箱干燥，备用；步骤二、将干燥的石蕊粉碎，研磨，通过筛网过滤获得微米级的石蕊粉末，保存在干燥的环境中；步骤三、配制稀释溶液：使用去离子水稀释质量分数为37％，密度为1.19g/ml的浓盐酸(HCl)溶液0.03ml得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的稀释溶液，或者将0.04g氢氧化钠(NaOH)固体用去离子水溶解并稀释得到总体积为1L浓度为0.001mol/L的稀释溶液，备用；步骤四、制备混合溶液：取石蕊粉末，然后将质量百分比为50％～55％的石蕊粉末与质量百分比为45％～50％的稀释溶液充分搅拌，配制成混合溶液；步骤五、采用导电玻璃FTO做基片，利用旋涂法将步骤四得到的混合溶液分别在基片导电的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈元正，朱守辉，吕旖旎，毛双锁，孙柏，夏钰东，赵勇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51