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专利号: 2024106856226
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种双阻变层局部有源忆阻器,其特征在于,包括:由下而上依次设置的衬底、底电极、忆阻功能层和顶电极;所述忆阻功能层采用多层纳米薄膜制成,所述忆阻功能层包括第一功能层和第二功能层,所述第二功能层位于所述第一功能层之上,所述第一功能层采用Zr掺杂的ZrO2薄膜制成,第二功能层的采用VO2薄膜制成。

2.根据权利要求1所述的一种双阻变层局部有源忆阻器,其特征在于,所述底电极采用的电极材料为活性电极或亲氧电极,所述顶电极采用的电极材料为惰性电极、碳油或碳铜混合油,所述衬底采用抛光玻璃、硅晶片或导电玻璃中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种双阻变层局部有源忆阻器,其特征在于,所述底电极的材料选用Cu、Al、Ag、Ti或Pt中的任意一种;所述顶电极的材料选用Au、Ag、碳油或碳铜混合油中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的一种双阻变层局部有源忆阻器,其特征在于,所述底电极、所述忆阻功能层和所述顶电极采用磁控溅射、电子束蒸发或化学气相沉积中的任一种工艺形成。

5.根据权利要求4所述的一种双阻变层局部有源忆阻器,其特征在于,所述底电极的厚度为30nm~200nm,所述顶电极的厚度为10nm~800nm。

6.根据权利要求1所述的一种双阻变层局部有源忆阻器,其特征在于,所述第一功能层的厚度为30nm~500nm,所述第二功能层的厚度为200nm~700nm。

7.一种双阻变层局部有源忆阻器的制备方法,制备如权利要求1 6中任意一种双阻变~层局部有源忆阻器,其特征在于,具体包括如下步骤:

S1,清洗衬底;

S2,依次使用粗砂纸和细砂纸打磨制备底电极和忆阻功能层靶材,使用无水乙醇擦拭靶材表面;

S3,制备底电极:使用直流溅射,Cu、Al、Ag、Ti或Pt中的任意一种靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离,设置溅射室真空度,溅射室内通入惰性工作气体,调节溅射室的直流功率和工作气压,将衬底放置在样品台上,设置样品台转速,预溅射一定时间去除靶材表面氧化物和油污后,继续溅射一定时间,得到底电极薄膜;

S4,利用射频溅射法,采用ZrO2靶材作为溅射源形成第一功能层的ZrO2薄膜;利用直流溅射法,采用Zr靶材作为溅射源,形成掺杂Zr的ZrO2薄膜,即形成第一功能层;

S5,采用射频溅射法,以VO2靶材作为溅射源,制备第二功能层;

S6,溅射室不释放压力,进行退火处理,设置退火温度和退火时间,待温度降至室温后取出样品;

S7,选择Au、Ag、碳油或碳铜混合油中的任意一种,利用电极掩模板将经步骤S1 S6获得~的具有忆阻功能层的底电极置于匀胶机上并铺平,烘干后得到顶电极。

8.根据权利要求7所述的一种双阻变层局部有源忆阻器的制备方法,其特征在于,步骤S4具体包括如下步骤:S4.1,制备第一功能层的ZrO2薄膜:采用射频溅射法,以ZrO2靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离,设置溅射室真空度,溅射室内通入工作气体,调节溅射室功率,设置溅射时间,形成第一功能层的ZrO2薄膜;

S4.2,制备第一功能层的金属Zr薄膜:使用直流溅射法,Zr靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离,设置溅射室真空度,溅射室内通入工作气体,调节溅射室直流功率,调节溅射室工作气压,设置样品台转速,预溅射一定时间去除靶材表面氧化物和油污后,溅射一定时间沉积金属Zr薄膜,形成第一功能层Zr掺杂的ZrO2薄膜。

9.根据权利要求8所述的一种双阻变层局部有源忆阻器的制备方法,其特征在于,步骤S7具体包括如下步骤:S7.1,量取一定量的Au、Ag、碳油或碳铜混合油中的任意一种,并进行溶解;

S7.2,使用电极掩模板,将经过S1 S6获得的具有忆阻功能层的底电极置于匀胶机,设~置匀胶机转速把碳油均匀铺平,利用烘干箱烘干,得到顶电极。

10.根据权利要求9所述的一种双阻变层局部有源忆阻器的制备方法,其特征在于,所述衬底采用抛光玻璃,所述底电极采用Ti,所述顶电极采用碳油,具体包括如下步骤:S1,清洗衬底:将抛光玻璃在无水乙醇中超声振荡清洗5min,在烘干箱中烘干;

S2,打磨靶材:依次使用粗砂纸和细砂纸打磨Ti靶材、ZrO2靶材、Zr靶材和VO2靶材,使用无水乙醇擦拭靶材表面;

S3,制备底电极:使用直流溅射,Ti靶材作为溅射源,设置靶材到衬底的距离为5~‑3

12cm,溅射室真空度抽至2×10 Pa,通入流量为22~26sccm,纯度为99.999%的Ar作为工作气体,调节溅射室直流功率为90~170w,调节溅射室工作气压为0.5~1.8Pa,将衬底放置在样品台上,样品台自转0~10r/min,预溅射3~8min去除靶材表面氧化物和油污后,溅射5~

15min,得 Ti薄膜;

S4,制备忆阻功能层,具体包括以下子步骤:

S4.1,制备第一功能层的ZrO2薄膜:采用射频溅射法,以ZrO2靶材作为溅射源,设置靶材‑3到衬底的距离为5cm~15cm,将溅射室真空度抽至2×10 Pa,通入流量为20~26sccm纯度为

99.999%的Ar作为工作气体,调节功率为70~160w,溅射时间5min~15min,形成第一功能层的ZrO2薄膜;

S4.2,制备第一功能层的金属Zr薄膜:使用直流溅射法,Zr靶材作为溅射源,设置靶材‑3到衬底的距离为5~15cm,溅射室真空度抽至2×10 Pa,通入流量为20~26sccm,纯度为

99.999%的Ar作为工作气体,调节溅射室的直流功率70~160w,调节溅射室的工作气压为

0.5~1.5Pa,样品台自转0~10r/min,预溅射3~8min去除靶材表面氧化物和油污后,溅射4~12min沉积金属Zr薄膜,形成第一功能层Zr掺杂的ZrO2薄膜;

S5,制备第二功能层的VO2薄膜:采用射频溅射法,以VO2靶材作为溅射源,设置靶材到衬‑3底的距离为5cm~15cm,将溅射室真空度抽至2×10 Pa,通入流量为20~26sccm纯度为

99.999%的Ar作为工作气体,调节直流功率70w~160w,调节工作气压为0.8~1.8Pa,样品台自转0~10r/min,溅射时间为10min~35min,形成第二功能层;

S6,退火处理:溅射室不释放压力,进行退火处理,退火温度控制在400~500℃,退火保温时间控制在60~100s,待温度降至室温后取出样品;

S7,制备顶电极,具体包括以下子步骤:

S7.1,制备碳油:量取5 mL碳油,在室温下充分搅拌5min,得到溶解好的碳油;

S7.2,制备顶电极:使用电极掩模板,将经过S1 S6获得的具有忆阻功能层的底电极置‑1 ~于匀胶机上,设置匀胶机转速3500 r·min 把碳油均匀铺平,最后用烘干箱烘干,得顶电极。