蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法技术

蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法，它涉及蛋白质结构忆阻器阵列的制作方法。本发明专利技术解决了现有的忆阻器模型制作方法存在的制作成本高及制作得到的忆阻器制造模型的开关速度低的问题。本发明专利技术方法是采用微电子技术和生化技术相结合的方法在半导体材料上固定上牛免疫球蛋白质，并制作得到生物细胞膜，继而制作得到蛋白质结构快速开关忆阻器阵列；本发明专利技术纳米结构忆阻器阵列的制作方法简单，所使用的原料价格便宜，制作成本低，制作得到的忆阻器阵列开关速度更快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蛋白质结构忆阻器阵列的制作方法
技术介绍
美国惠普公司实验室研究人员Dmitri B. StruK+ov, Gregory S. Snider, Duncan R. Stewart & R. Stanley Williams在2008年5月1日出版的英国《自 然》杂志上发表论文The missing memristor found宣称，他们已经证实了电 路世界中的第四种基本元件一记忆电阻器，简称忆阻器(Memristor)，并 成功设计出一个能工作的忆阻器实物模型，并且申请了美国专利 US20080090337A1。他们像制作三明治一样，将纳米级的二氧化钛半导体 薄膜Ti02./Ti02夹在由铂制成的两根纳米线之间，做成Pt/Ti02.x/Ti02/Pt纳 米结构，制作忆阻的窍门是使其组成部分只有5纳米大小，也就是说，仅 相当于人一根头发丝的1万分之一那么细。这种现有的忆阻器模型实际上 就是一个有记忆功能的非线性电阻器，通过控制电流的变化可改变其阻 值，如果把高阻值定义为"l"，低阻值定义为"0"，则这种电阻就可以实现 存储数据的功能。虽然这种忆阻器模型结构简单，但是该忆阻器模型制作 时使用了大量的无机半导体材料和贵重金属铂，提高了这种忆阻器模型的 制作成本，且制作得到的忆阻器开关速度相对比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的忆阻器模型制作方法存在的制作成本高 及制作得到的忆阻器的开关速度的问题，而提供了蛋白质结构快速开关忆阻 器阵列的制作方法。本专利技术按照以下步骤进行制 作 一、采用磁控溅射的方法在硅片的上表面制作一层厚度为70~90nm的金 膜；二、将镀有金膜的硅片浸入溶质浓度是5xl(T3mol/L的ll-巯基-l-十一醇 的乙醇溶液反应5~7h，即在金膜表面形成巯基亲水性表面，其中ll-巯基-l-十一醇的乙醇溶液中溶剂乙醇的质量浓度为70% 90%;三、将步骤二制备的具有巯基亲水性表面的硅片浸入溶质浓度为0.6 0.8mol/L的环氧氯丙烷的碱 醚溶液中反应3~5h，即在亲水性表面形成了环氧物表面，其中环氧氯丙烷的 碱醚溶液的溶剂由浓度为0.3~0.5mol/L的NaOH溶液和质量纯度为 99%~99.9%的二甘醇二甲醚按照1: 1的体积比组成；四、将步骤三制备的具 有环氧物表面的硅片用去离子水清洗3 4min，然后用质量浓度为95%的乙醇 溶液清洗1 2min，再用去离子水清洗3 4min后浸入葡聚糖的碱溶液中反应 18~22h，即将葡萄糖固定在环氧物表面，其中葡聚糖的碱溶液按照重量份数比 由9~11份浓度为0.8~1.2mol/L的NaOH溶液和2 5份的葡聚糖T-500组成； 五、将步骤四制备的表面固定有葡萄糖的硅片浸入浓度为0.8 1.2mol/L的溴乙 酸的过氧化氢溶液中反应15 18h形成羧甲基化的基体，其中溴乙酸的过氧化 氢溶液中溶剂为浓度是1.8~2.2mol/L的过氧化氢溶液；六、将步骤五制备的具 有羧甲基化基体的硅片浸入到质量纯度为99%~99.9%的二氯乙烷和质量纯度 为99%~99.9%的N-羟基琥珀酰亚胺的混合溶液中反应5~8h，再将具有羧甲基 化基体的硅片浸入摩尔浓度为0.01~0.03mol/L的牛免疫球蛋白质溶液中反应 2~3h，然后用摩尔浓度为0.1~0.3mol/L的乙醇胺盐酸缓冲液冲洗10~20min， 即将牛免疫球蛋白质固定在羧甲基化基体上形成蛋白质分子膜，其中二氯乙烷 和N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1: 1;七、在步骤六制备的硅片上蛋白质分 子膜的表面涂覆一层聚四氟乙烯分散液^ffl^固化后形成厚度为10(K500nm的 薄膜，再采用激光打标浙在薄膜上亥鹏出孑L直径为100pm的微孔阵列得至微孔阵列 薄膜，控制激光打标机的输出光珍Ii:径为lOOpm,激光打标机的功率为IOW，然后 在纳米 L阵列薄膜表面滴加6(M00mmdK+离子、Na+离子或Cl—离子的离子液体形 成生物细 ，即得到蛋白质结构忆阻器单元；八、对步骤七制备的蛋白质结构 忆阻器单元采用具有金属电极的密封封装工艺进行封装即得到蛋白质结构快 速开关忆阻器阵列。本专利技术的是将微电子技术和 生化技术结合起来，将蛋白质分子固定在硅材料上，本专利技术制作得到的蛋白质 结构的快速开关忆阻器阵列，是一种有记忆功能的非线性电阻器，与专利 US20080090337A1公开的结构中元件长度D相同的情况下，本专利技术制作得到 的忆阻器阵列的幵关速度提高了 0.5倍以上。本专利技术的纳米结构忆阻器陈列的制造方法简单，所使用的原料价格便宜，制作成本低，制造获得的忆阻器陈 列开关速度更快，能够满足目前数字电子领域对开关速度越来越快的要求，为将出现的更快更节能的即开型PC或模拟式计算机提供可以实现存储数据功能的新型忆阻器快速开关元件结构。 ， 附图说明图1为具体实施方式一制作得到的蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的结构示意图；图2为具体实施方式一的蛋白质^Tt乙阻器的单元固态实例开关内部杂 质运动和等效电阻的示意图。图3为具体实施方式二的蛋白质^ t乙阻器的单元固 态快速开关忆阻器在正向偏压作用下注入一个K+离子使电阻处于中间状态时 的单元结构图；图4为具体实施方式二的蛋白质0〖乙阻器的单元固态快速开关 忆阻器正向偏压作用下注入两个K+离子使电阻处于最小状态时的单元结构 图；图5为具体实施方式二的蛋白质^ft乙阻器的单元固态决速开关忆阻器在反 向偏压作用下没有K+离子注入使电阻处于最大状,态时的单元结构图；图6为具体实施方式三的蛋白质分子IZ阻器的单元固态快速开关忆阻器在正向偏压作 用下注入一个Na+离子使电阻处于中间状态时的单元结构图；图7为具体实施 方式三的蛋白质分Tt乙阻器的单元固态快速开关忆阻器在正向偏压作用下注入 两个Na+离子使电阻处于最小状态时的单元结构图；图8为具体实施方式三的 蛋白质分？t乙阻器的单元固态决速开关忆阻器在反向偏压作用下没有Na+离子注 入使电阻处于最大状态时的单元结构图；图9为具体实施方式四的蛋白质^忆阻器的单元固态决速开关忆阻器在反向偏压作用下注入一个cr离子使电阻处于中间状态时的单元结构图；图lO为具体实施方式四的蛋白质分ff乙阻器的单元固态决速开关忆阻器在反向偏压作用下注入两个cr离子使电阻处于最小状态时的单元结构图；图11为具体实施方式四的蛋白质^ff乙阻器的单元固态决速开关忆阻器在正向偏压作用下没有cr离子注入使电阻处于最大状态时的单元结构图。 具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的 任意组合。具体实施方式一本实施方式按照以下步骤进行制作 一、采用磁控溅射的方法在硅片的上表面制作一层厚度 为70~90nm的金膜；二、将镀有金膜的硅片浸入溶质浓度是5xl(T3mol/L的11-巯基-l-十一醇的乙醇溶液反应5~7h，即在金膜表面形成巯基亲水性表面，其 中ll-巯基-l-H"^—醇的乙醇溶液中溶剂乙醇的质量浓度为70%~90%;三、将 步骤二制备的具有巯基亲水性表面的硅片浸入溶质浓度为0.6~0.8mol/L的环 氧氯丙烷的碱醚溶液中反应3 5h，即在亲水性表面形成了环氧物表面，其中 环氧氯丙烷的碱醚溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法，其特征在于蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法按照以下步骤进行制作：一、采用磁控溅射的方法在硅片的上表面制作一层厚度为７０～９０ｎｍ的金膜；二、将镀有金膜的硅片浸入溶质浓度是５×１０↑［－３］ｍｏｌ／Ｌ的１１－巯基－１－十一醇的乙醇溶液反应５～７ｈ，即在金膜表面形成巯基亲水性表面，其中１１－巯基－１－十一醇的乙醇溶液中溶剂乙醇的质量浓度为７０％～９０％；三、将步骤二制备的具有巯基亲水性表面的硅片浸入溶质浓度为０．６～０．８ｍｏｌ／Ｌ的环氧氯丙烷的碱醚溶液中反应３～５ｈ，即在亲水性表面形成了环氧物表面，其中环氧氯丙烷的碱醚溶液的溶剂由浓度为０．３～０．５ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液和质量纯度为９９％～９９．９％的二甘醇二甲醚按照１∶１的体积比组成；四、将步骤三制备的具有环氧物表面的硅片用去离子水清洗３～４ｍｉｎ，然后用质量浓度为９５％的乙醇溶液清洗１～２ｍｉｎ，再用去离子水清洗３～４ｍｉｎ后浸入葡聚糖的碱溶液中反应１８～２２ｈ，即将葡萄糖固定在环氧物表面，其中葡聚糖的碱溶液按照重量份数比由９～１１份浓度为０．８～１．２ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液和２～５份的葡聚糖Ｔ－５００组成；五、将步骤四制备的表面固定有葡萄糖的硅片浸入浓度为０．８～１．２ｍｏｌ／Ｌ的溴乙酸的过氧化氢溶液中反应１５～１８ｈ形成羧甲基化的基体，其中溴乙酸的过氧化氢溶液中溶剂为浓度是１．８～２．２ｍｏｌ／Ｌ的过氧化氢溶液；六、将步骤五制备的具有羧甲基化基体的硅片浸入到质量纯度为９９％～９９．９％的二氯乙烷和质量纯度为９９％～９９．９％的Ｎ－羟基琥珀酰亚胺的混合溶液中反应５～８ｈ，再将具有羧甲基化基体的硅片浸入摩尔浓度为０．０１～０．０３ｍｏｌ／Ｌ的牛免疫球蛋白质溶液中反应２～３ｈ，然后用摩尔浓度为０．１～０．３ｍｏｌ／Ｌ的乙醇胺盐酸缓冲液冲洗１０～２０ｍｉｎ，即将牛免疫球蛋白质固定在羧甲基化基体上形成蛋白质分子膜，其中二氯乙烷和Ｎ－羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为１∶１；七、在步骤六制备的硅片上蛋白质分子膜的表面涂覆一层聚四氟乙烯分散液或采用硅胶固化后形成厚度为１００～５００ｎｍ的薄膜，再采用激光打标机在薄膜上刻蚀出孔直径为１００μｍ的微孔阵列得到微孔阵列薄膜，控制激光打标机的输出光斑直径为１００μｍ，激光打标机的功率为１０Ｗ，然后在纳米孔阵列薄膜表面滴加６０～１００ｍｍｏｌＫ↑［＋］离子、Ｎａ↑［＋］离子或Ｃｌ↑［－］离...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温殿忠，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]