[发明专利]一种基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及存储器件技术领域，尤其涉及一种基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，包括：在硅衬底的表面制备二维三硒化铌纳米带，得到表面有二维三硒化铌纳米带的硅衬底；在所述表面含有二维三硒化铌纳米带的硅衬底的表面涂覆光刻胶后，在所述二维三硒化铌纳米带的两端分别刻蚀出电极位点，制备电极，去胶后，进行锂化，得到所述基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件。所述制备方法制备得到的二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件具有良好的高低阻切换行为和优良的保持特性。

技术领域

本发明涉及存储器件技术领域，尤其涉及一种基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件及其制备方法和应用。

背景技术

受人脑中神经元和突触计算模式的启发，神经形态计算网络具有实现大规模并行计算、自适应以及自学习等功能，并可通过欧姆定律和基尔霍夫电流定律实现原位计算，这样构成的神经形态器件被认为是最有潜力克服传统冯·诺依曼架构的电子元件之一。在众多用于实现神经形态计算的电子元器件中，忆阻器借其高集成密度、超低功耗、可实现存储与计算相融合以及模拟突触可塑性等特点成为当前最具优势的选择。忆阻器根据其自身忆阻行为的不同可以分为数字型忆阻器和模拟型忆阻器。数字型忆阻器在电学测试中会出现电流突然增大与电流突然降低的现象，器件电导在扫描过程中达到某一电压值时会突然增大以及减小，这是数字型忆阻器所呈现出的突变现象。这种可逆的切换行为使得数字型忆阻器可以应用于非易失性存储。模拟型忆阻器的电流则随着外部电压的刺激发生逐步的变化，这种非线性的传输特性与生物突触本身的行为极其相似。模拟型忆阻器的电学行为可以很好的实现对突触可塑性的模拟，在神经形态器件等领域有着广泛的应用。

忆阻器作为实现神经形态计算的理想器件之一，研究其背后的物理机制变得尤为重要。忆阻器在高阻态(HRS)和低组态(LRS)之间可以进行可逆的电阻切换。忆阻器从高阻向低阻转变的过程，我们称之为器件的开启过程(SET)。反之，从低阻态向高阻态的转变，我们定义为器件的关闭过程(RESET)。在利用二维材料实现的忆阻器件中虽然能够实现多种低开关电压(＜1V)的忆阻器件，但是其器件存储性能和耐受性仍亟需提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件及其制备方法和应用。所述制备方法制备得到的二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件具有良好的高低阻切换行为、优良的存储行为和耐受性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件的制备方法，包括以下步骤：

在硅衬底的表面制备二维三硒化铌纳米带，得到表面有二维三硒化铌纳米带的硅衬底；

在所述表面含有二维三硒化铌纳米带的硅衬底的表面涂覆光刻胶后，在所述二维三硒化铌纳米带的两端分别刻蚀出电极位点，制备电极，去胶后，进行锂化，得到所述基于二维三硒化铌纳米带的阻变式随机存储器件。

优选的，所述二维三硒化铌纳米带的制备原料包括铌粉、硒粉和运输剂；

所述运输剂为碘单质。

优选的，所述铌粉、硒粉和运输剂的质量比为250:648：(30～40)。

优选的，所述生长二维三硒化铌纳米带的程序包括：由室温升温至650～700℃，保温600～700min后，降温至室温。

优选的，所述升温的升温速率为2.8～3℃/min；

所述降温的降温速率为1.8～2℃/min。

优选的，所述电极的延伸方向平行与所述二维三硒化铌纳米带的方向或垂直于所述二维三硒化铌纳米带的方向。

优选的，在所述二维三硒化铌纳米带的两端制备的电极均为依次层叠设置的钛电极和金电极；或依次层叠设置的Bi电极和Au电极。