激光面扫氧化制备阻变器件的方法技术

本发明专利技术提出一种激光面扫氧化制备阻变器件的方法，所述方法采用机械剥离法与拉曼激光氧化结合的方式，以金属硫化物、硒化物单晶为初始材料，经机械剥离后得到相应二维薄膜材料，再拉曼激光氧化制备二维平面异质结构材料。本发明专利技术提出的激光面扫氧化制备阻变器件的方法，通过机械剥离法与拉曼激光氧化结合制备二维材料阻变存储器的方法，该方法制备得到的阻变存储器具有可控性强、重复性好、操作简单、耗时短等优点。耗时短等优点。

【技术实现步骤摘要】
激光面扫氧化制备阻变器件的方法


[0001]本专利技术涉及阻变器件材料制备
，特别涉及一种激光面扫氧化制备阻变器件的方法。

技术介绍

[0002]存储器是一种可以在计算机运行过程中高速、自主的完成指令程序或数据存取的一种设备。阻变随机存储器(Resistive random access memory，RRAM)是一种非易失性存储器，利用存储器材料的电阻在高阻态和低阻态之间的可逆改变进行信息存储。目前，比较先进的阻变存储器是二维材料基忆阻器件。
[0003]现有的方法是通过脉冲激光沉积(PLD)、原子层沉积(ALD)等方法沉积制备阻变存储器。但此法沉积制备的材料是传统的“三明治”结构，采用面与面接触，存储密度较低，不利于材料之间的接触。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的是提出一种激光面扫氧化制备阻变器件的方法，以通过机械剥离法与拉曼激光氧化结合制备二维材料阻变存储器的方法，该方法制备得到的阻变存储器具有可控性强、重复性好、操作简单、耗时短等优点。
[0005]根据本专利技术提出的一种激光面扫氧化制备阻变器件的方法，所述方法采用机械剥离法与拉曼激光氧化结合的方式，以金属硫化物、硒化物单晶为初始材料，经机械剥离后得到相应二维薄膜材料，再拉曼激光氧化制备二维平面异质结构材料。
[0006]在本专利技术较佳实施例中，所述方法包括：
[0007](1)将衬底依次经过丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗，并将清洗后的衬底吹干；
[0008](2)使用胶带拾取1
‑
3mg的预先合成的TaS2或TaSe2块状单晶，采用反复对折胶带的方式以分散晶体，然后用放置在载玻片上5
×
5mm2的PDMS膜沾取样品，快速撕下，得到厚度为60
‑
80nm的二维薄膜，并进行拍照标记；
[0009](3)将洗干净的衬底固定在二维材料精准转移台上，同时固定载玻片于衬底的上方，使用光学显微镜寻找标记好的样品，调整位置后，缓慢调整转移台的Z轴使二维薄膜与衬底接触，再缓慢上升，使得样品留在衬底上，然后取下衬底；
[0010](4)使用画图软件依据样品形状绘制相应的电极图案，同时在衬底上旋涂30
‑
60mg的聚甲基丙烯酸酯层，再将衬底置于温度150℃
‑
180℃的加热台保温，再利用电子束曝光技术将电极图案刻在衬底相应位置，以裸露出第一部分的二维薄膜，并利用电子束镀膜机依次在第一部分的二维薄膜上镀钛层和镍层；
[0011](5)使用丙酮将聚甲基丙烯酸酯层去除，以裸露出第二部分的二维薄膜，并将第二部分的二维薄膜进行激光面扫，得到二维氧化阻变器件材料。
[0012]在本专利技术较佳实施例中，所述步骤(3)中的旋涂速度为2500
‑
3500转/分钟，旋涂时间为30
‑
50秒。
[0013]在本专利技术较佳实施例中，所述步骤(1)中合成TaS2或TaSe2块状单晶的步骤包括：
[0014]将化学计量比1：2的钽粉和硫粉或者钽粉和硒粉混合，研磨30min，使其混合均匀，将混合药品置于石英管的一端，并以0.1g的TaCl5作为单晶合成体系中的传输剂，将石英管抽真空至10
‑1‑
10
‑2Pa封管，并将石英管移入水平双温区管式炉内，原料端处于高温区，温度设置为950℃，生长端处于低温区,温度设置为850℃，管式炉按升温速度0.5℃/min逐渐加热，加热周期结束后，保温7天,以让石英管自然冷却至室温，得到TaS2或TaSe2单晶。
[0015]在本专利技术较佳实施例中，所述步骤(1)中的衬底为硅片、蓝宝石、石英、钛酸锶中的一种。
[0016]在本专利技术较佳实施例中，步骤(3)中的保温时间为3
‑
10min。
[0017]在本专利技术较佳实施例中，所述步骤(4)中的激光波长为532nm，激光面扫的激光功率为5
‑
15mW，面扫时间为0.5
‑
1s/point。
[0018]在本专利技术较佳实施例中，所述步骤(4)中激光面扫的面积为长10
‑
30μm，宽1
‑
3μm。
[0019]与现有的技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0020]1.本专利技术与传统的脉冲激光沉积(PLD)、原子层沉积(ALD)等方法不同的是，本专利技术提供了新的方法，利用机械剥离法与拉曼激光氧化结合的方法，以金属硫化物、硒化物单晶为初始材料，机械剥离后得到相应二维薄膜材料，再拉曼激光氧化制备二维平面异质结构材料，重复性好。
[0021]2.本专利技术采用拉曼激光氧化法，通过调控激光面扫功率和时间实现区域的局部氧化，可控性强、操作简单、耗时短。
[0022]3.本专利技术材料安全环保，不会产生有害于环境的物质。
[0023]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实施例了解到。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一实施例提出的激光面扫氧化制备阻变器件的制备方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术一实施例提出的电极图案示意图；
[0026]图3为本专利技术采用TaSe2单晶制备阻变存储器时得到的开关比示意图；
[0027]图4为本专利技术拉曼面扫光谱图；
[0028]图5为本专利技术采用TaS2单晶制备阻变存储器时得到的开关比示意图。
[0029]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0030]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0031]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0032]请参阅图1，所示为本专利技术一实施例中的一种激光面扫氧化制备阻变器件的制备方法的流程图，该方法采用机械剥离法与拉曼激光氧化结合的方式，以金属硫化物、硒化物单晶为初始材料，经机械剥离后得到相应二维薄膜材料，再拉曼激光氧化制备二维平面异质结构材料，该方法包括步骤S01至步骤S05，其中：
[0033]步骤S01：将衬底依次经过丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗，并将清洗后的衬底吹干；
[0034]具体地，在本步骤中，先将衬底依次经过丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗以去除表面的杂质，后用氮气枪将其表面吹干，该衬底可为硅片、蓝宝石、石英、钛酸锶中的一种。
[0035]步骤S02：使用胶带拾取1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光面扫氧化制备阻变器件的方法，其特征在于，所述方法采用机械剥离法与拉曼激光氧化结合的方式，以金属硫化物、硒化物单晶为初始材料，经机械剥离后得到相应二维薄膜材料，再拉曼激光氧化制备二维平面异质结构材料。2.根据权利要求1所述的激光面扫氧化制备阻变器件的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将衬底依次经过丙酮、异丙醇、去离子水超声清洗，并将清洗后的衬底吹干；(2)使用胶带拾取1
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3mg的预先合成的TaS2或TaSe2块状单晶，采用反复对折胶带的方式以分散晶体，然后用放置在载玻片上5
×
5mm2的PDMS膜沾取样品，快速撕下，得到厚度为60
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80nm的二维薄膜，并进行拍照标记；(3)将洗干净的衬底固定在二维材料精准转移台上，同时固定载玻片于衬底的上方，使用光学显微镜寻找标记好的样品，调整位置后，缓慢调整转移台的Z轴使二维薄膜与衬底接触，再缓慢上升，使得样品留在衬底上，然后取下衬底；(4)使用画图软件依据样品形状绘制相应的电极图案，同时在衬底上旋涂30
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60mg的聚甲基丙烯酸酯层，再将衬底置于温度150℃
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180℃的加热台保温，再利用电子束曝光技术将电极图案刻在衬底相应位置，以裸露出第一部分的二维薄膜，并利用电子束镀膜机依次在第一部分的二维薄膜上镀钛层和镍层；(5)使用丙酮将聚甲基丙烯酸酯层去除，以裸露出第二部分的二维薄膜，并将第二部分的二维薄膜进行激光面扫，得到二维氧化阻变器件材料。3.根据权利要求2所述的激光面扫氧化制备阻变器件的方法，其特征在于，所述步骤(4)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖霞霞，罗金枝，柯明杰，周杨波，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：