[发明专利]一种具有电阻开关效应的BEFMO/ZCO复合异质结及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有电阻开关效应的BEFMO/ZCO复合异质结及其制备方法，包括复合在一起的下层膜和上层膜；下层膜化学式为ZCO，六角纤锌矿结构，x＝0.01～0.09；上层膜化学式为Bi_0.9Er_0.1Fe_0.99Mn_0.01O₃，扭曲的菱方钙钛矿结构，空间群R3c。本发明采用溶胶凝胶法，通过旋涂、退火的工艺制备得到。本发明BEFMO/ZCO复合异质结，是利用铁电极化调控阻变机制，引用氧化物半导体层构筑铁酸铋/氧化物半导体异质结，复合异质结具有电阻开关效应。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种具有电阻开关效应的BEFMO/ZCO复合异质结及其制备方法。

背景技术

铁酸铋BiFeO₃(BFO)是一类具有代表性的单相多铁性材料。作为一种在室温下兼有铁电性与反铁磁性的钙钛矿结构材料，它独有的特性促使它在非易失性存储器等领域有着广阔的应用前景。然而其较大的漏电流限制了它的应用。目前，通过添加合适的过度层，构造多层膜结构可以减少BFO薄膜的漏电流并提高其阻变特性。对于金属-铁电-半导体异质结阻变结构，铁电-半导体界面的特性是决定其阻变特性最关键因素。因此，要求半导体薄膜与铁电薄膜层之间具有良好的化学兼容性，获得稳定且优异的界面特性。但是对于普通半导体而言，异质结在界面处一般会发生化学互扩散，导致界面处的铁电耦合效应减弱，从而使异质结阻变特性会退化。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有电阻开关效应的BEFMO/ZCO复合异质结及其制备方法，具有较好的铁电性和阻变特性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种具有电阻开关效应的BEFMO/ZCO复合异质结，包括复合在一起的下层膜和上层膜；下层膜化学式为Zn_1-xCu_xO，六角纤锌矿结构，x＝0.01～0.09；上层膜化学式为Bi_0.9Er_0.1Fe_0.99Mn_0.01O₃，扭曲的菱方钙钛矿结构，空间群R3c。

优选的，高低阻态开关比R_HRS/R_LRS为2.63～10.30。

优选的，在室温下测试频率为100Hz时，其介电常数为16.58～22.10。

一种所述的具有电阻开关效应的BEFMO/ZCO复合异质结的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将C₄H₆O₄Zn·2H₂O和C₄H₆CuO₄Zn·H₂O溶于乙二醇甲醚和乙醇胺的混合液中，搅拌均匀，得到ZCO前驱液；

步骤2，采用旋涂法在FTO/Glass基板上旋涂ZCO前驱液，得到ZCO湿膜，湿膜经匀胶后在285～310℃烘烤得干膜，再于545～560℃下退火得到晶态ZCO薄膜；

步骤3，待晶态ZCO薄膜降温后，在晶态ZCO薄膜上重复步骤2，达到预设厚度，即得到ZCO薄膜；

步骤4，将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Er(NO₃)₃·6H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、C₄H₆MnO₄·4H₂O乙二醇甲醚和醋酸酐的混合液中，搅拌均匀，得到BEFMO前驱液；