[发明专利]一种聚合物选通器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚合物选通器件及其制备方法，属于微纳电子器件技术领域。该聚合物选通器件，包括衬底，衬底之上依次为底电极、存储介质层、顶电极，所述的存储介质层是银离子（Ag+）与缘性聚合物杂化层，并公开了其制备方法。本发明采用的原料易得，成本低廉，制备出的存储器呈现出非线性系数很大的选通特性，具有低开启电压、非线性系数高、误读率低、稳定性高的优点，有效支撑选择器件在聚合物忆阻器当中的应用。

技术领域

本发明涉及阻变存储器领域，具体地说，涉及一种聚合物选通器件及其制备方法。

背景技术

聚合物忆阻器具有柔性透明、高集成度、高速度、低功耗、可设计性强等优势，受到人们广泛研究。基于crossbar阵列结构的聚合物忆阻器在非易失存储、逻辑计算和神经形态计算等领域具有非常重要的应用前景。然而，crossbar阵列结构中存在的电流串扰问题限制了大规模阵列的实现，是聚合物忆阻器走向实用的主要瓶颈之一。

由于选通器件在小电压下未发生阈值转变，因此呈现出高阻特性，在大电压下表现出低阻特性，配合电压操作策略，可以使crossbar阵列忆阻器未被选中的存储单元都处于高阻状态，减小寄生电流。可编程聚合物选通器件通常由活泼电极和惰性电极间包裹绝缘层构成，当施加正向电压时，活泼电极发生氧化反应形成金属阳离子，金属阳离子在电场力作用下在绝缘层中向惰性电极的方向迁移，并在绝缘层中还原成金属原子，金属原子逐渐堆积形成不稳定的导电细丝通道，这时选通器件从高阻状态转变成低阻状态，发生阈值转变现象，当外部电压撤去时，由于导电细丝不稳定会自发断裂，器件又回到最初的高阻状态。

但是，现有技术中的聚合物选通器件的阈值电压波动明显、工作电流高，无法支撑选通器件在忆阻器交叉阵列中的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种聚合物选通器件及其制备方法，该存储器材料易得，成本低廉，制备方法简单，能够有效解决选通器件的阈值电压波动明显、工作电流高的缺点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种聚合物选通器件，包括衬底，衬底之上依次为底电极、存储介质层、顶电极，所述的存储介质层是银离子(Ag+)与缘性聚合物杂化层。

进一步的技术方案，所述的缘性聚合物杂化层溶于溶剂后，旋涂于底电极上，烘干。

进一步的技术方案，所述的绝缘性聚合物杂化层中的材料包括AgNO₃、卡拉胶(l-car)。

进一步的技术方案，所述的存储介质层的厚度为100nm。

进一步的技术方案，所述的衬底是硅片衬底，所述的顶电极是Al电极、Ag电极中的一种。

进一步的技术方案，所述的底电极是还原氧化石墨烯电极。

一种聚合物选通器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)底电极的制备：通过高温热还原氧化石墨烯的方法在衬底上制备还原氧化石墨烯膜，或者采用ITO做底电极；

(2)存储介质层的制备：将纯卡拉胶溶于溶剂后并于硝酸银溶液混合，旋涂于底电极上，烘干；

(3)顶电极的制备：用热蒸镀的方法在存储介质层上形成金属Ag电极，即得存储器。

进一步的技术方案，所述的步骤(1)中衬底在使用前需预处理，具体方法是：将衬底依次采用乙醇、异丙醇、水超声10-20min，氮气吹干，用氧气等离子清洗机在10-50W的功率下处理3-8min。

进一步的技术方案，所述的步骤(1)中高温热还原氧化石墨烯的方法是在衬底上旋涂氧化石墨烯溶液，得氧化石墨烯薄膜，然后在氩/氢混合气氛中在600-1200℃的高温下还原0.5-3小时，得还原氧化石墨烯膜。