[发明专利]一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列及制备方法

权利要求书

1.一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列，其特征在于为垂直四层网状结构，自上而下依次设有上电级阵列、介质层、下电极阵列、柔性丝素蛋白膜基底；所述上电极阵列为相互平行的条状金属电极阵列；所述介质层为3层结构，由上下两层缓冲膜层及中间包裹导电物质的功能膜层构成；所述下电极阵列为相互平行的条状金属电极阵列，下电极阵列与上电极阵列相互垂直，形成网状结构；所述柔性丝素蛋白膜基底为天然生物材料制成的透明柔性丝素蛋白膜。

2.如权利要求1所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列，其特征在于所述上电极和下电极均采用银电极或镁电极，形状为条状。

3.如权利要求1所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列，其特征在于所述导电物质选自金属纳米线、金属纳米颗粒中的一种，优选银纳米线。

4.如权利要求1所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列，其特征在于所述柔性丝素蛋白膜基底采用增强丝素蛋白结晶度、掺杂第二相物质复合丝素蛋白的其中一种方法制成，柔性丝素蛋白膜基底的透光率超过95％，可拉伸性超过100％，厚度为100～150μm。

5.如权利要求1所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列，其特征在于所述上电极阵列、下电极阵列的厚度均为300～500nm；所述介质层的厚度为90～150nm，其中缓冲膜层的厚度为30～50nm，功能膜层的厚度为60～100nm。

6.一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)将天然生物材料制得的再生丝素蛋白溶液与增强剂混合，无气泡分散在培养皿内，蒸发水分后形成平整光滑透明的丝素蛋白复合膜；

b)对丝素蛋白复合膜表面进行等离子体清洗处理；

c)在丝素蛋白复合膜表面覆盖掩模图形，制造n条相互平行的下电极阵列；

d)在下电极阵列上制造介质层；

e)在介质层上制造上电极阵列，将掩模图形放置在介质层上，与下电极阵列呈90°角，以使上电极阵列与下电极阵列在器件平面上呈垂直交叉n×n网格状。

7.如权利要求6所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列的制备方法，其特征在于在步骤a)中，所述天然生物材料包括蚕丝材料或羊毛材料；所述增强剂采用能够提升丝素蛋白结晶度的有机物或能复合丝素蛋白的亲水胶体中的一种制得的溶液；所述能够提升丝素蛋白结晶度的有机物包括甘油、纤维素；所述能复合丝素蛋白的亲水胶体包括聚氨酯、明胶；所述再生丝素蛋白溶液与增强剂的质量比可为1︰1～9。

8.如权利要求6所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列的制备方法，其特征在于在步骤c)中，所述掩模图形的尺寸为100mm×1mm，形状为带状，一个2cm×2cm的掩模板上有10条及以上的相互平行的带状空隙；所述制造n条相互平行的下电极阵列可采用纯度为99.9％的银靶材/镁靶材进行磁控溅射/真空蒸镀或采用银浆墨水进行丝网印刷/喷墨打印；所述磁控溅射的条件为腔体真空度为1×10^-7pa，溅射功率为75W，时长为20s。

9.如权利要求6所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列的制备方法，其特征在于在步骤d)中，所述在下电极阵列上制造介质层的具体步骤可为：先预旋涂一层再生丝素蛋白溶液得到一层缓冲层，待干燥后，将导电物质-再生丝素蛋白混合液以1000r/min在制备好下电极阵列的基底上旋涂40s，置于恒温恒湿箱内加热固化至功能层凝结；待干燥后，再次旋涂一层再生丝素蛋白溶液得到一层缓冲层，注意旋涂区域需预留出下电极的引线空位；

所述导电物质-再生丝素蛋白混合液中金属纳米线/金属纳米颗粒悬浮液与丝素蛋白溶液的比例为1︰4～9；所述加热固化的温度设置为60℃，湿度设置为50％，固化时间为12h；所述缓冲层厚度约为30～50nm，以防止上电极、下电极和功能层中的金属纳米线直接连接造成器件失效。

10.如权利要求6所述一种具有信息存储功能的生物可降解忆阻器阵列的制备方法，其特征在于在步骤e)中，所述在介质层上制造上电极阵列是通过磁控溅射/真空蒸镀/丝网印刷/喷墨打印制造；所述垂直交叉n×n网格状为分层磁控溅射的上、下电极分别在透明生物介质层和透明生物膜基底上呈现出网格交叉的形状，每一个交叉点都为一个忆阻器件。