本发明专利技术涉及一种Ａｇ／Ａｇ２Ｓ核／壳纳米结构电阻开关材料及其制备方法。该核／壳纳米结构是以Ａｇ为内核，Ａｇ２Ｓ为外壳，形貌为球形或近似球形，平均直径为０．０１～５．０微米，Ａｇ２Ｓ壳层厚度为２～１００纳米。制备方法是于乙二醇／ＰＶＰ体系中加入硝酸银反应；加入硫粉继续反应；将反应沉淀物用乙醇洗涤后烘干，即得到Ａｇ／Ａｇ２Ｓ核／壳纳米晶。本发明专利技术提供的Ａｇ／Ａｇ２Ｓ核／壳纳米晶，可用作电阻开关材料构筑Ａｇ２Ｓ电阻开关，制备简便、经济，适于工业放大及实际应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种Ag/Ag2S核/壳纳米结构电阻开关材料及其制备方法，属于无 机非金属材料领域。
技术介绍
未来的电子集成电路，除了有电阻、电容、电感三种基本的电路元件外，还将 拥有第四种基本电路元件，即记忆电阻(参见Nature 2008，453，80)，而构成记忆电 阻的关键部件是电阻开关(参见Nat.Mater.2007，6，833)。一个典型的电阻开关包括 M-I-M这样一个结构单元，其中M代表一类电子导体电极，可以是金属或非金属的电子 导体，I代表一类绝缘体，通常是离子导体材料。Ag2SW电阻开关效应最早于1976年被 Hirose发现(参见J.Appl.Phys. 1976，47，2767)，此后，Ag2S材料的合成和性质的研究成 为了一个广泛研究的热点。尤其是近年来，在制备Ag2S纳米材料和研究其电阻开关性质 等方面已经取得了很大的进展，例如，采用化学方法控制合成获得了单分散的Ag2S纳米 晶(参见CN101274751A; CN101362947A)；利用草酸银束状纤维为模板，制备了束状 的Ag和Ag2S纳米结构纤维，在此基础上设计了一种结构为ITO/Ag/Ag2S/ITO (ITO 掺 Sn的In2O3)的电阻开关(参见Adv.Funct.Mater.2008，18，1249)；采用水热反应制备了单 晶Ag2Sm米线，并且结合扫描电镜，利用电子束印刷术构筑了纳米尺度的Ag2S电阻开关 (参见Small 2009，5，2377)。但是，目前在利用Ag2S纳米材料构筑电阻开关方面仍然 存在一些缺陷。首先，为了构筑一个纳米尺度的M-I-M结构单元，需要给Ag2S连接一 个电子导体电极。传统的方法难以在纳米尺度做到这一点，现代的电子束印刷术虽然能 解决这一问题，但同时带来工艺复杂、操控繁琐、成本提高、应用困难等实际问题。第 二，微电子集成电路要求元件的微型化，但单个Ag2S晶体纳米尺度上的电阻开关电子信 号弱、稳定性差、难以实现工业放大，必然会限制其实际应用。Ag/Ag2S核/壳纳米晶 作为电阻开关材料有可能解决上述问题，首先，Ag核本身可以作为纳米尺度的内电极， 一方面不需要从外部再连接电子导体电极，另一方面会极大地增加电极接触面积和减小 接触电阻，从而增强电流信号；其次，在多个人§/入&3核/壳纳米结构之间可组成无数 个纳米尺度的Ag2S电阻开关的串(并)联结构，这样既可增强电流信号，还可保证信号 的稳定性，并且方便工业放大。然而，迄今为止，还没有一种适于人§/人&3核/壳纳米 结构材料的规模化制备和电阻开关应用的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种Ag/Ag2S核/壳纳米结构电阻开关材料 及其制备方法。本专利技术的技术方案如下一种Ag/Ag2S核/壳纳米结构电阻开关材料，其特征在于，该纳米核/壳结构是 以Ag为内核，Ag2S为外壳，形貌为球形或近似球形，平均直径0.01 5.0微米，Ag2S壳层厚度为2 100纳米。上述的Ag/A&S核/壳纳米结构电阻开关材料的制备方法，包括以下步骤(1)于乙二醇溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，升温到60 196°C，搅拌 溶解，然后加入硝酸银反应5 300分钟；其中，乙二醇体积与硝酸银质量比为10 1000 1，单位为毫升/克；聚乙烯吡咯烷酮单体与硝酸银摩尔比为1 160 1 ；(2)在60 196°C温度下，将硫粉加入上述反应体系中，反应5 300分钟；其 中，步骤(1)中的硝酸银与步骤(2)中硫粉的摩尔比为2 50 1 ；(3)将步骤(2)的反应沉淀物离心分离、乙醇或水洗涤后，继续以下操作之一i.40 80°C烘干，得到单分散入§/入&3核/壳纳米晶。或者， 分散于醇溶剂或水中制得Ag/Ag2S核/壳纳米分散的胶体。优选的，上述步骤(1)中的反应温度为150 190°C，反应时间5 30分钟，乙 二醇体积与硝酸银质量比为50 200 1，单位为毫升/克；聚乙烯吡咯烷酮单体与硝 酸银摩尔比为10 50 1。优选的，步骤(2)中的反应温度为150 190°C，反应时间5 30分钟；硝酸 银与步骤(2)中硫粉的摩尔比为2 20 1。本专利技术上述的Ag/Ag2S核/壳纳米结构材料，以粉体或薄膜形式用作电阻开关 材料，构筑Ag2S电阻开关。AgMg2S核/壳纳米结构材料用于构筑Ag2S电阻开关，包括以下方法之一1)将Ag/Ag2S核/壳纳米结构材料以分散的胶体形式，在导电材料上旋涂或涂 覆成膜，组装成Ag2S电阻开关装置，测量其电阻开关性质；所述导电材料优选铝片。2)用Ag/Ag2S核/壳纳米结构材料以单分散纳米晶粉体形式压片成形，然后在 压片的两端涂覆导电电极，组装成一个Ag2S电阻开关装置，测量其电阻开关性质。本专利技术的技术特点及原理说明如下在步骤(1)中，反应生成单质银，涉及的反应包括硝酸银的分解、乙二醇对硝 酸银的还原、PVP末端羟基对硝酸银的还原。在步骤(2)中，反应生成硫化银，涉及的反应是单质硫与单质银的氧化还原反应。PVP还起到高分子保护试剂的作用，避免体系中生成的银或硫化银纳米晶发生 团聚，有利于形成单分散的纳米晶。所得Ag/Ag2S核/壳纳米结构材料用于电阻开关构筑，涉及的反应是银和硫化 银在外加电场下的固态电极反应，其开关状态对应于硫化银晶体内部形成或断开金属银 导电通路。与现有技术相比，本专利技术的优良效果如下l.Ag核本身作为纳米尺度的内电极，一方面不需要从外部再连接电子导体电 极，另一方面会极大地增加电极接触面积和减小接触电阻，从而增强电流信号。2.Ag/Ag2S核/壳纳米结构之间形成纳米尺度的电阻开关，再串(并)联成放大 的Ag2S电阻开关，既可增强电流信号，还可保证信号的稳定性，并且方便工业放大，易 于批量生产。3.制备方法过程简便、成本低廉、质量稳定，适于工业化应用。附图说明图1是本专利技术实施例2制备的单分散Ag/Ag2S核/壳纳米晶的透射电子显微镜 (TEM)照片。图2是本专利技术实施例2制备的单分散Ag/Ag2S核/壳纳米晶的高分辨透射电子 显微镜(HR-TEM)照片。图3是本专利技术实施例3制备的单分散Ag/Ag2S核/壳纳米晶在铝片上形成的薄 膜的场发射扫描电子显微镜(SEM)照片。图4是本专利技术实施例3制备的单分散Ag/Ag2S核/壳纳米晶在铝片上形成的薄 膜截面的场发射扫描电子显微镜(SEM)照片。图5是本专利技术实施例2制备的单分散Ag/Ag2S核/壳纳米晶的粉末X射线衍射 (XRD)图。图6是本专利技术实施例2用于Ag2S电阻开关性质测量的装置结构示意图。图7是本专利技术实施例2测得的Ag2S电阻开关的“开”和“关” I-V曲线。具体实施例方式下面结合实施例及附图，进一步说明本专利技术，但不限于此。实施例中使用的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，型号K30，为上海国药集团化学试剂 有限公司公司产售。使用的洗涤用和分散用乙醇均为无水乙醇。实施例1于50毫升乙二醇中，加入10克PVP(K30)，电磁搅拌，加热至190°C，再加入 0.1克硝酸银，保持在190°c反应5分钟；然后，加入5毫克硫粉于190°C反应10分钟，将 反应所得沉淀物以乙醇洗涤，在40 80°C烘干，即得到粒径本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ａｇ／Ａｇ↓［２］Ｓ核／壳纳米结构电阻开关材料，其特征在于，该纳米核／壳结构是以Ａｇ为内核，Ａｇ↓［２］Ｓ为外壳，形貌为球形或近似球形，平均直径０．０１～５．０微米，Ａｇ↓［２］Ｓ壳层厚度为２～１００纳米。
【技术特征摘要】
1.一种人§/人&3核/壳纳米结构电阻开关材料，其特征在于，该纳米核/壳结构是 以Ag为内核，Ag2S为外壳，形貌为球形或近似球形，平均直径0.01 5.0微米，Ag2S 壳层厚度为2 100纳米。2.权利要求1所述的Ag/Ag2S核/壳纳米结构电阻开关材料的制备方法，包括以下步骤(1)于乙二醇溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮，升温到60 196°C，搅拌溶解，然后加 入硝酸银反应5 300分钟；其中，乙二醇体积与硝酸银质量比为10 1000 1，单位 为毫升/克；聚乙烯吡咯烷酮单体与硝酸银摩尔比为1 160 1 ；(2)在60 196°C温度下，将硫粉加入上述反应体系中，反应5 300分钟；其中， 步骤(1)中的硝酸银与步骤(2)中硫粉的摩尔比为2 50 1 ；(3)将步骤(2)的反应沉淀物离心分离、乙醇或水洗涤后，继续以下操作之一 i.40 80°C烘干，得到单分散Ag/Ag2S核/壳纳米晶；或者， 分散于醇溶剂或水中制得Ag/Ag2S核/壳纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈代荣，陈波，焦秀玲，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88
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