一种基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，包括1)：二甲基甲酰胺溶液中加入PbX

A preparation method of flexible resistive memory based on perovskite

【技术实现步骤摘要】
一种基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法
本专利技术属于阻变存储器件
，特别涉及一种基于钙钛矿材料的柔性阻变存储器件制备方法。
技术介绍
具有双端子夹层结构的电阻式开关随机存取存储器被认为是下一代存储器最有前途的存储技术之一。传统的阻变器件具有可扩展性高、运行速度快、功耗低等优势。各种材料，如金属氧化物、氮化物、聚合物以及硫系化合物等，都被证明具有阻性开关行为。此外，人们还致力于探索新型开关材料、先进的制造工艺、高性能以及电阻开关机理。具有灵活性、透明性，可穿戴性等先进功能的阻变器件在未来的电子应用中具有重要的价值和优势。特别是瞬态存储设备的发展，对满足未来瞬态信息存储系统的需求是十分必要的。到目前为止，对瞬态非易失性存储器件的研究已成为人们关注的焦点。然而，生物可降解材料和带有Mg纳米电极的电子器件需要很长时间才能降解。一方面，减少程序溶解时间和优化瞬态条件是提高瞬态性能的关键。另一方面，寻找新的瞬态电子材料仍然是一项重要的任务。卤化物钙钛矿独特的物理化学性质和薄膜器件优越的光电性能，引起了人们对基于钙钛矿的存储器的研究兴趣。钙钛矿材料是一种立方晶体结构的材料，自从19世纪首次发现CaTiO3材料以来，基于钙钛矿材料性能的优越性，被人们积极广泛的研究。钙钛矿材料的化学式是ABX3，通过调节化学式中是三种元素的组成、种类和结构，能够探索数相当数量的钙钛矿材料。近年来，卤化物钙钛矿材料由于其良好的光学性能，包括高载流子迁移率、高吸光度、适中的禁带宽度等优点，持续引起国内外光电子行业的广泛关注和研究。但就目前研究，大多数有机-无机杂化钙钛矿材料的结构性能不稳定，因此，研究和发展性能相对稳定的无机钙钛矿材料成为良好的前景。基于卤化物钙钛矿层的柔性非易失性存储设备在程序/擦除操作、数据保留和持久性方面显示出可重现和可靠的内存特性。这些研究为理解和设计高性能的下一代非易失性存储设备提供了一个机会。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，包括1)：二甲基甲酰胺溶液中加入PbX2制备PbX2溶液；2)：甲醇溶液中加入CsX2制备CsX2溶液；3)：PbX2溶液旋涂在衬底上并退火制备PbX2薄膜；4)：PbX2薄膜置于CsX2溶液中生长并退火制备CsPbX3薄膜；5)：CsPbX3薄膜上镀Ag电极制得柔性阻变存储器件。优选地，所述1)中，PbX2溶液质量浓度为300-400g/L，制备条件为50℃-80℃下磁力搅拌0.5-1.5h并于0.2-0.4μm孔径过滤器过滤。优选地，所述2)中，CsX2溶液质量浓度为10-30g/L，制备条件为30℃-70℃下磁力搅拌0.5-1.5h。优选地，所述3)中衬底制备方法包括3.1过滤PEDOT:PSS溶液；3.2将涂有ITO的PET基底超声清洗，氮气吹干，臭氧清洗；3.3将PEDOT:PSS旋涂在所述涂有ITO的PET基底形成衬底。优选地，所述3.1中，过滤所用设备孔径为0.3-0.5μm；所述3.2中超声清洗方式为依次在洗涤精水、去离子水、无水乙醇中超声15-45min；所述臭氧清洗时间为10-30min。优选地，所述3.3中旋涂转速为3000-4000rpm，旋涂时间为10-40s。优选地，所述3)中旋涂温度为50-80℃，旋涂转速为3000-4000rpm，退火温度为50-90℃，退火时间为10-30min。优选地，所述4)中制备CsPbX3薄膜条件为：4.1PbX2薄膜置于CsX2溶液中，保持温度为30-70℃，生长5-20分钟，制备CsPbX3薄膜前驱体；4.2CsPbX3薄膜前驱体放入异丙醇中保持5-30s；4.3氮气吹扫CsPbX3薄膜前驱体；4.450-90℃下退火20-40min制备CsPbX3薄膜。优选地，所述5)包括5.1：将掩膜板盖在CsPbX3薄膜上；5.2：在真空中加热Ag源形成银蒸气流，入射CsPbX3薄膜表面凝固形成Ag薄膜；5.3：持续蒸镀50-150nm厚的Ag薄膜形成Ag电极。优选地，其特征在于：所述X为Cl、Br或I任一元素。本专利技术的有益效果在于：(1)研究了通过旋涂和生长两步法和蒸发沉积制备的基于CsPbBr3薄膜的瞬态电阻开关存储器，其显示出非易失性电阻开关行为。(2)钙钛矿薄膜具有良好的结晶性和光学性能，晶体排布均匀，其平均粗糙度为纳米级。(3)首次得到Ag/CsPbX3/PEDOT:PSS/ITO/PET夹层结构的存储器件，器件具有良好的可重复性和机械稳定性，表现出阻变器件特有的I-V特性曲线，开关比～10。(4)钙钛矿薄膜在水中60s内消失，伴随着薄膜的光学性能和器件的电学性能的消失，显示出瞬态阻变特性性能，有实现通过去离子水触发溶解的瞬态电子器件的潜力。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为柔性纯无机钙钛矿CsPbBr3阻变存储器件的制备流程示意图；图2为钙钛矿CsPbBr3薄膜的XRD特性图；图3是钙钛矿CsPbBr3薄膜的光学特性图；图4(a)为半对数坐标下的Ag/角蛋白/FTO存储器件的I-V特性曲线。(b)表明存储器件100次电压连续扫描下的耐久性图；图5是柔性阻变存储器件的机械稳定性能图；图6-7为阻变存储器件的物理瞬态特性图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1基于纯无机钙钛矿CsPbBr3的柔性阻变存储器件制备方法如图1所示制备前体：1)：将PEDOT：PSS使用0.45μm孔径的过滤器过滤后备用；2)：将2.0mmolPbBr2(734mg)溶解在2mL的二甲基甲酰胺中，在75℃温度下磁力搅拌1小时至完全溶解，得到澄清透明的溶液，然后使用0.22μm孔径的过滤器过滤溶液以便使用，温度一直保持在75℃；3)：将0.14mmol的溴化铯CsBr晶体(30mg)加入到2mL的甲醇CH3OH溶液中，在50℃下搅拌30分钟直至晶体完全溶解。如图1所示两步法制备钙钛矿薄膜采用旋涂浸泡：1)：将柔性ITO基底依次放入洗涤精水、去离子水、无水乙醇中各超声清洗30min，清洗完成后迅速用氮气吹干。紧接着用UV紫外臭氧清洗机处理基底15分钟；2)：将过滤好的PEDOT:PSS的溶液以3500rpm的转速旋涂在涂有ITO的PET基材上30秒，PEDOT:PSS作为粘合剂层用于形成更均匀的CsPbBr3膜。它可以改善ITO/PET基材的固有机械脆性和较差的物理性能；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，其特征在于：包括/n1)：二甲基甲酰胺溶液中加入PbX

【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，其特征在于：包括
1)：二甲基甲酰胺溶液中加入PbX2制备PbX2溶液；
2)：甲醇溶液中加入CsX2制备CsX2溶液；
3)：PbX2溶液旋涂在衬底上并退火制备PbX2薄膜；
4)：PbX2薄膜置于CsX2溶液中生长并退火制备CsPbX3薄膜；
5)：CsPbX3薄膜上镀Ag电极制得柔性阻变存储器件。


2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，其特征在于：所述1)中，PbX2溶液质量浓度为300-400g/L，制备条件为50℃-80℃下磁力搅拌0.5-1.5h并于0.2-0.4μm孔径过滤器过滤。


3.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，其特征在于：所述2)中，CsX2溶液质量浓度为10-30g/L，制备条件为30℃-70℃下磁力搅拌0.5-1.5h。


4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，其特征在于：所述3)中衬底制备方法包括
3.1过滤PEDOT:PSS溶液；
3.2将涂有ITO的PET基底超声清洗，氮气吹干，臭氧清洗；
3.3将PEDOT:PSS旋涂在所述涂有ITO的PET基底形成衬底。


5.根据权利要求4所述的基于钙钛矿的柔性阻变存储器件制备方法，其特征在于：所述3.1中，过滤所用设备孔径为0.3-0.5μm；所述3.2中超声清洗方式为依次在洗涤精水、去离子水、无...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐孝生，林琪琪，胡伟，张孟，叶怀宇，张国旗，
申请(专利权)人：深圳第三代半导体研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44