[发明专利]一种非易失性双模阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明属于阻变存储器件领域，涉及一种利用界面工程普适制备双模阻变存储器件及其制备方法。该存储器件包括表面具有纳米结构的下电极、表面存在纳米孔洞的中间功能层以及上电极。具体采用表面纳米褶皱的导电还原氧化石墨烯(rGO)作为下电极；所述的中间功能层是将有机聚合物材料在一定湿度下旋涂在下电极表面形成表面孔洞的中间活性层；蒸镀金属铝(Al)作为上电极。最终制备一种非易失性双模阻变存储器。该器件具有结构简单、性能优异、功能多样化等特点，且制备工艺简单，成本低廉，在智能存储领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，具体地说，涉及一种非易失性双模阻变存储器及其制备方法。

背景技术

随着数据的爆炸式增长，海量信息出现在我们的生活中，与此同时这些海量信息的存储也成为了存储技术发展面临的一大挑战，探求更大存储容量、更多样性存储、更快读写速度、更便捷的使用、更低廉的成本以及更高的环保性能，成为当前“大数据”背景下存储器发展的必然趋势。当前，利用有机电子器件代替硅基电子的应用取得了很好的效果。例如，通过使用有机发光材料实现有机发光器件。重要的是，有机阻变存储器通过采用丝状电导传导、电荷转移和构象转变机制实现闪存型(Flash)存储器，通过电荷捕获和去陷机制用于动态随机存取存储器(DRAM)，碳丝和氧化还原效应用于一次写入多次读取(WORM)型存储。

阻变存储器(RRAM)以其材料和结构简单、单元面积小、制备成本低、与传统CMOS工艺兼容、可缩微能力强，同时又有读写速度快、操作功耗低等优点，越来越受到业界的重视，成为下一代非挥发性存储器的有力竞争者。

到目前为止，一系列电活性聚合物，包括聚合物基纳米复合材料、共轭聚合物、绝缘聚合物和金属配合物，已被用于构建阻变存储器装置，金属氧化物、金属、石墨烯和导电聚合物是最广泛使用的电极。其中，大多数阻变存储器二极管聚焦于单个单元中单个功能的实现，例如Flash模式、DRAM模式和WORM模式。但是，基于单一存储元件实现两种存储模式或更多功能具有挑战性。

传统存储器主要集中于单一存储功能器件，随着“后摩尔”时代的来临，传统的单一功能存储器已经越来越无法满足人们的使用需求，所以，设计制备多功能存储器成为当前半导体科学发展中一个急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供了一种双模阻变存储器的设计思路与制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种非易失性双模阻变存储器，其采用表面纳米褶皱的导电还原氧化石墨烯(rGO)作为下电极、蒸镀金属铝(Al)作为上电极，所述中间功能层是将有机聚合物材料在一定湿度下旋涂在下电极表面形成表面孔洞的中间活性层。

中间功能层的有机聚合物材料中间功能层的有机聚合物材料为3-己基取代聚噻吩或者聚甲基丙烯酸甲酯。

一种非易失性双模阻变存储器，通过以下方法制备，具体步骤如下：

1)硅/二氧化硅(Si/SiO2)衬底的清洁处理；

2)采用旋涂方法制备出表面具有纳米褶皱结构的还原氧化石墨烯下电极；

3)采用呼吸图法制备表面具有纳米孔洞的中间功能层；

4)制备上电极。

采用上述步骤制备出的非易失性双模阻变存储器，利用半导体测试仪，测试所得的阻变存储器。

进一步地技术方案，所述的步骤1)中Si/SiO₂衬底的处理是将衬底分别采用去离子水、乙醇、异丙醇、去离子水各超声10min-30min，氮气吹干，最后将衬底放入氧气的等离子体清洗机中，功率为80w，时间5min，以增强衬底表面的亲水性。