【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器及其制备方法。
技术介绍
1、随着人工智能和物联网的快速发展，当今的海量数据对存储数据提出了越来越高的要求，传统存储器将存储功能和计算功能分开，大数据传输势必会使冯诺伊曼瓶颈问题更加突出。基于忆阻器的存算一体芯片，有望解决传统存储器的物理限制并且突破冯诺依曼瓶颈。有机/无机复合钙钛矿材料具有载流子迁移率高、制备工艺简单、与柔性基板兼容和成本低等优点，被广泛应用于发光二极管、太阳能电池、光探测器、忆阻器等元器件。
2、钙钛矿材料的化学式为abx3，其中b为pb2+、sn2+等金属阳离子，x为cl-、br-、i-等卤素阴离子。当a位为ch3nh3+、ch(nh2)2+等有机阳离子时，对应的材料为有机/无机杂化钙钛矿材料。钙钛矿材料通常由ax和bx2两种化合物发生反应得到。对于基于有机/无机杂化钙钛矿材料的发光二极管、太阳能电池、光探测器、忆阻器等元器件，在制备钙钛矿薄膜时，通常要求ax和bx2两种化合物按照摩尔比1:1的化学计量比配制前驱体溶液，通过化学反应，获得不含过量a+、b2+或x-离子的钙钛矿多晶薄膜。由于ax和bx2两种化合物在溶液中的溶解度、挥发性、与基板的吸附力等性能不同，也可以采用含少量过量ax或bx2的前驱体溶液来制备钙钛矿薄膜。比如，在采用抽气处理钙钛矿液膜的方法中，为了获得满足化学计量比的钙钛矿薄膜，可采用含少量（低于10mol%）过量a位阳离子的前驱体溶液来制备（如中国专利文献公开的专利技术专利公开号为cn115148912a钙钛矿
3、有机/无机复合钙钛矿材料中常存在间隙、空位等点缺陷，这些点缺陷具有迁移势垒低、迁移速度高等特点。在外电场作用下，这些点缺陷可以钙钛矿薄膜中定向移动，形成电流。对于常规的钙钛矿薄膜，这些点缺陷的密度较低，点缺陷的定向移动对元器件的电学特性影响较小，无法产生明显的阻变特性。另外，目前有机/无机复合钙钛矿忆阻器大都采用“三明治”结构，从下至上的结构依次基板、下电极、阻变层、上电极。且目前电极材料包括au、ag、pt等，价格昂贵，沉积工艺复杂耗时。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供了一种含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器及其制备方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其结构包括基板、设置在基板上方的电极和阻变层，所述阻变层设于电极的上表面或者下表面，所述阻变层为含高浓度过量有机阳离子ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿材料。
3、优选的，所述基板为刚性基板，所述刚性基板为玻璃或者硅片。
4、优选的，所述基板为柔性基板，所述柔性基板为pet或者pi。
5、优选的，所述电极包括正极、负极，所述正极与负极之间留有间距；当所述阻变层设于电极的上表面时，所述阻变层的中部向该间距内延伸以形成嵌入部；当所述阻变层设于电极的下表面时，所述正极、负极电极分别位于阻边层上表面的左右两侧上。
6、优选的，所述电极为金属电极，所述金属电极为au、ag、cu、pt或al中的一种。
7、优选的，所述电极为导电金属氧化物，所述导电金属氧化物为ito或者fto。
8、优选的，所述电极的厚度为10~200nm，所述阻变层的厚度为100~1000nm。
9、本专利技术还公开了含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
10、s1：将ch3nh3i、pbi2加入dmf和dmso的混合溶液中，制得含过量ch3nh3+的钙钛矿前驱体溶液；
11、s2:将含过量ch3nh3+的钙钛矿前驱体溶液施工于设有基板的电极上表面，在旋涂过程中快速加入适量的反溶剂，从而在电极上表面形成一层薄膜，将所制得的薄膜置于惰性环境下退化，得到含高浓度过量ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿忆阻器；
12、或者，将含过量ch3nh3+的钙钛矿前驱体溶液施工于设有基板上表面，在旋涂过程中快速加入适量的反溶剂，从而在电极上表面形成一层薄膜，将所制得的薄膜置于惰性环境下退化，得到含过量ch3nh3+的钙钛矿薄膜，而后在钙钛矿薄膜上沉积导电层，以获得含高浓度过量ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿忆阻器。
13、优选的，在步骤s2中，设有基板的电极，是将电极通过溶液旋涂法、喷墨打印法、真空热沉积法、电子束蒸发法、磁控溅射法或原子层沉积法与基板相结合得到的。
14、优选的，具体步骤包括如下：
15、（1）基板清洗：使用玻璃清洗剂、去离子水、无水乙醇依次清洗玻璃基板，并在鼓风干燥箱中以120℃烘干1h，随后用紫外-臭氧清洗机处理玻璃基板表面20min；
16、（2）制备含过量ch3nh3+的钙钛矿前驱体溶液：将ch3nh3i和pbi2按照摩尔比1.5：1的比例加入dmf和dmso的混合溶液中；其中，pbi2的浓度为0.6mol/l钙钛矿前驱体溶液；dmf和dmso的体积比为10：1；
17、（3）制备含过量ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿忆阻器：将含过量ch3nh3+的钙钛矿前驱体溶液滴加在设有基板的电极上表面上，第一阶段以1000r/min的速度匀胶10s，第二阶段以2000r/min的速度匀胶60s，其中第20s时滴加100μl氯苯溶液，以得到含过量ch3nh3+的薄膜；然后将制备的ch3nh3+的薄膜在70℃下退火3min，100℃下退火10min，得到含有高浓度过量ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿忆阻器；其中，电极形成的具体方式是采用磁控溅射方法在基板上沉积导电层，而后采用激光刻蚀方法将导电层刻蚀成所需的电极图案；
18、或者，制备含过量ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿忆阻器：将含过量ch3nh3+的钙钛矿前驱体溶液滴加在基板的上表面，第一阶段以1000r/min的速度匀胶10s，第二阶段以2000r/min的速度匀胶60s，其中第20s时滴加100μl氯苯溶液，以得到含过量ch3nh3+的薄膜；然后将制备的ch3nh3+的薄膜在70℃下退火3min，100℃下退火10min，得到含过量ch3nh3+的钙钛矿薄膜，而后采用真空热沉积法在钙钛矿薄膜上沉积导电层，获得含高浓度过量ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿忆阻器；其中，沉积导电层是通过在钙钛矿薄膜上覆盖掩膜版从而获得所需的电极图案。
19、由上述对本专利技术结构的描述可知，和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
20、1、本专利技术在制备阻变层时，在钙钛矿前驱体溶液中加入高浓度过量的ch3nh3+，从而使最终制备的钙钛矿薄膜中含有过量的ch3nh3+，以解决常规钙钛矿材料中可移动的离子数量少，无法调控电阻态的局限性的问题。
21、2、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：其结构包括基板、设置在基板上方的电极和阻变层，所述阻变层设于电极的上表面或者下表面，所述阻变层为含高浓度过量有机阳离子CH3NH3+的有机/无机复合钙钛矿材料。
2.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述基板为刚性基板，所述刚性基板为玻璃或者硅片。
3.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述基板为柔性基板，所述柔性基板为PET或者PI。
4.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述电极包括正极、负极，所述正极与负极之间留有间距；当所述阻变层设于电极的上表面时，所述阻变层的中部向该间距内延伸以形成嵌入部；当所述阻变层设于电极的下表面时，所述正极、负极电极分别位于阻边层上表面的左右两侧上。
5.根据权利要求4所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述电极为金属电极，所述金属电极为Au、Ag、Cu、Pt或Al中的一种。
6.根据权利要求4所述的含高浓度
7.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述电极的厚度为10~200nm，所述阻变层的厚度为100~1000nm。
8.如权利要求1-7任一项所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，设有基板的电极，是将电极通过溶液旋涂法、喷墨打印法、真空热沉积法、电子束蒸发法、磁控溅射法或原子层沉积法与基板相结合得到的。
10.根据权利要求8所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器的制备方法，其特征在于，具体步骤包括如下：
...【技术特征摘要】
1.含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：其结构包括基板、设置在基板上方的电极和阻变层，所述阻变层设于电极的上表面或者下表面，所述阻变层为含高浓度过量有机阳离子ch3nh3+的有机/无机复合钙钛矿材料。
2.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述基板为刚性基板，所述刚性基板为玻璃或者硅片。
3.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述基板为柔性基板，所述柔性基板为pet或者pi。
4.根据权利要求1所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特征在于：所述电极包括正极、负极，所述正极与负极之间留有间距；当所述阻变层设于电极的上表面时，所述阻变层的中部向该间距内延伸以形成嵌入部；当所述阻变层设于电极的下表面时，所述正极、负极电极分别位于阻边层上表面的左右两侧上。
5.根据权利要求4所述的含高浓度过量有机阳离子的钙钛矿忆阻器，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏子生，刘佳澎，张璐，姚广平，王丽丹，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。