一种生物阻变存储器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物阻变存储器及其制备方法，所述生物阻变存储器包括介质层，所述介质层由生物材料和纳米材料复合而成，其通过旋涂的方式制作在顶电极和底电极之间。本发明专利技术所述生物阻变存储器，生物材料易获取、无需化学提取和纯化、成本低、可被人体吸收、对环境无害、可生物降解，生物材料与纳米材料复合制备的介质层，能够显著提升阻变存储器的阻变性能。本发明专利技术提供的生物阻变存储器的制备方法，步骤简单易操作，可塑性强，成本低廉，工作电压低，适用范围广泛，制备的生物阻变存储器具有较长的保持时间和良好的耐久性，能够有效地实现对器件开关比的调控。现对器件开关比的调控。现对器件开关比的调控。

【技术实现步骤摘要】
一种生物阻变存储器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及存储器
，具体涉及一种基于蚕血蛋白质和纳米材料的生物阻变存储器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断进步，智能化与信息化的时代已经到来，对数据存储和处理提出了更高的要求传统的非易失性存储器的存储能力越来越接近极限，因此，亟需一种具有高集成度、低功耗、高稳定性的新型元器件。
[0003]非易失性存储器包括磁性存储器(MRAM)、铁电存储器(FRAM)、相变存储器(PCRAM)和电阻式开关存储器(RRAM)，其中，阻变存储器(RRAM)因结构简单、存储容量大、读写速度快、使用寿命长、可反复擦写等特点，在存储领域展现出卓越的性能，有望取代闪存器件。
[0004]目前，被报道的阻变层材料种类十分广泛，例如：金属氧化物(MOS2、HfO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2、TiO2)和有机聚合物(PVP、PMMA、PVA)等材料被用作阻变存储器的介质层。但是，这些材料获取难、价格高、不易回收、可持续利用率低，有些材料具有毒性，且由于电子产品更新速度快，废弃的电子产品会造成严重的环境污染，因此，越来越多的阻变存储器逐渐以生物材料作为介质层，如纤维素、DNA、木质素等。
[0005]但是，现有的以生物材料作为介质层的阻变存储器，多存在开关比不稳定、功耗高、保持时间短、耐久性差等问题，基于上述问题，有必要提供一种能够解决上述问题的生物阻变存储器。

技术实现思路

[0006]为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种生物阻变存储器及其制备方法，所述生物阻变器的介质层为生物材料和纳米材料的复合薄膜，其通过旋涂的方式制作在顶电极和底电极之间，使得制备的生物阻变存储器具有较长的保持时间和良好的耐久性，可适用于不同需求的阻变存储器，且通过生物材料和纳米材料复合能够有效地实现对器件开关比的调控，从而完成了本专利技术。
[0007]具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：
[0008]第一方面，提供一种生物阻变存储器，生物阻变存储器包括介质层，所述介质层由生物材料和纳米材料复合而成。
[0009]第二方面，提供一种生物阻变存储器的制备方法，优选用于制备第一方面所述的生物阻变存储器，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]步骤1，制备底电极，并清洗；
[0011]步骤2，在清洗后的底电极上制备介质层；
[0012]步骤3，在介质层上制备顶电极。
[0013]第三方面，提供一种第二方面所述方法制备的生物阻变存储器。
[0014]本专利技术所具有的有益效果包括：
[0015](1)本专利技术提供的生物阻变存储器，其采用蚕血蛋白质和纳米材料复合制备介质层，其中的蚕血蛋白质易获取、无需化学提取和纯化、成本低、可被人体吸收、对环境无害、可生物降解；将蚕血蛋白质与纳米材料复合，能够显著提升基于蚕血蛋白质的阻变存储器的阻变性能；
[0016](2)本专利技术提供的生物阻变存储器的制备方法，步骤简单易操作，可塑性强，成本低廉，工作电压低，适用范围广泛，适合大规模批量生产，有较好的应用前景；
[0017](3)本专利技术提供的制备方法制备的生物阻变存储器，器件的稳定性、耐久性、一致性、开关电流比和数据保持时间等性能得到了显著提高。
附图说明
[0018]图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的生物阻变存储器的结构示意图；
[0019]图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的生物阻变存储器的制备流程；
[0020]图3
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1示出本专利技术实施例1中制备的生物阻变存储器第1次扫描的电流
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电压特性曲线；
[0021]图3
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2示出本专利技术实施例1中制备的生物阻变存储器第50次扫描的电流
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电压特性曲线；
[0022]图3
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3示出本专利技术实施例1中制备的生物阻变存储器第100次扫描的电流
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电压特性曲线；
[0023]图4示出了本专利技术实施例2中制备的生物阻变存储器的典型电流
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电压特性曲线；
[0024]图5示出了本专利技术对比例1中制备的生物阻变存储器的典型电流
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电压特性曲线；
[0025]图6
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1示出了本专利技术实施例1中制备的生物阻变存储器的保持时间；
[0026]图6
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2示出了本专利技术实施例2中制备的生物阻变存储器的保持时间；
[0027]图7
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1示出了本专利技术实施例1中制备的生物阻变存储器的同一单元连续100次的V
SET
和V
RESET
电压分布；
[0028]图7
‑
2示出了本专利技术实施例2中制备的生物阻变存储器的同一单元连续100次的V
SET
和V
RESET
电压分布；
[0029]图8
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1示出了本专利技术实施例1中制备的生物阻变存储器的同一单元连续100次的电阻累积概率；
[0030]图8
‑
2示出了本专利技术实施例2中制备的生物阻变存储器的同一单元连续100次的电阻累积概率；
[0031]图9示出了本专利技术实施例3中制备的生物阻变存储器的电流
‑
电压特性曲线。
[0032]图10显示了本专利技术实施例3中制备的生物阻变存储器的开关电流比图。
具体实施方式
[0033]下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0034]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0035]本专利技术的第一方面，提供了一种生物阻变存储器，其中，所述生物阻变存储器包括介质层，所述介质层由生物材料和纳米材料复合而成，为复合薄膜。
[0036]根据本专利技术一种优选的实施方式，所述生物材料选自蛋白质、多肽、多糖、DNA和病毒中的一种或多种，优选为蛋白质。
[0037]在进一步优选的实施方式中，所述生物材料选自铁蛋白、丝胶、蚕丝蛋白、鸡蛋清和蚕血蛋白质中的一种或多种；
[0038]优选选自铁蛋白、丝胶、蚕丝蛋白和蚕血蛋白质中的一种或多种，更优选为蚕血蛋白质。
[0039]本专利技术人研究发现，在作为介质层的生物材料中，蚕血蛋白质具有可被人体吸收、可直接从蚕虫中提取而无需化学提纯等工序、成本低、电学性能好等优点，使用其制作的阻变存储器具有生物相容性、生物可降解性、无毒无污染、材料可再生等优点。
[0040]优选地，所述蚕血蛋白质可以从蚕类体内采用常规方法提取，如从柞蚕、家蚕等蚕类体内提取，也可以购买市售商品。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物阻变存储器，其特征在于，所述生物阻变存储器包括介质层，所述介质层由生物材料和纳米材料复合而成。2.根据权利要求1所述的生物阻变存储器，其特征在于，所述生物材料选自蛋白质、多肽、多糖、DNA和病毒中的一种或多种，优选为蛋白质。3.根据权利要求2所述的生物阻变存储器，其特征在于，所述生物材料选自铁蛋白、丝胶、鸡蛋清、蚕丝蛋白和蚕血蛋白质中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的生物阻变存储器，其特征在于，所述纳米材料选自碳基纳米材料、金属纳米材料、有机纳米材料和生物纳米材料中的一种或多种；优选地，所述纳米材料为碳基纳米材料和/或金属纳米材料。5.根据权利要求4所述的生物阻变存储器，其特征在于，所述碳基纳米材料选自碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的生物阻变存储器，其特征在于，所述生物阻变存储器还包括位于介质层上方的顶电极和位于介质层下方的底电极；其中，所述顶电极为金属电极和/或合金电极；所述底电极选自氧化物电极、氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，王宇亭，朱竑宇，温殿忠，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：