CN102931345A - 一种基于柔性衬底的忆阻器器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柔性衬底的忆阻器器件及其制作方法。所述基于柔性衬底的忆阻器器件，包括：柔性衬底；形成于该柔性衬底之上的下电极；形成于该下电极之上的记忆存储层；以及形成于该记忆存储层之上的上电极。所述制作基于柔性衬底的忆阻器器件的方法，包括：提供一柔性衬底；在该柔性衬底之上生长下电极；在该下电极之上生长记忆存储层；以及在该记忆存储层之上生长上电极。本发明提供的忆阻器器件具有结构简单、可弯曲、质量轻、便于携带等优点，大大拓宽了忆阻器器件的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及微电子与存储器技术领域，尤其涉及一种基于柔性衬底的忆阻器器件及其制作方法。
背景技术
忆阻器(memristor)，又称记忆电阻，被认为是继电阻、电容和电感进入主流电子领域后的第四种无源电路元件。早在1971年，美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠教授在研究电荷、电流、电压和磁通量之间的关系时，提出了有关忆阻器的概念。蔡少棠教授推断在电阻、电容和电感器之外，应该还有一种电路元件，代表着电荷与磁通量之间的关系。这种电路元件像可变电阻那样，能够“记住”通过改变两端电压而改变的通过电流大小。因此该器件可以用作存储元件，当电流流向某个方向时“接通”，当电流流向相反方向时“关断”，从而能够实现“1”和“0”的存储。
由于当时半导体技术的不够成熟，并没有找到什么材料本身就有明显的忆阻器的效果。这种缺乏实验的支撑使得忆阻器在被提出后的几十年间没有引起足够的关注。直到2008年，忆阻器的研究才出现了转机，美国惠普公司的研究人员成功制作出了与蔡少棠教授所描述行为相同的忆阻器电路元件后，忆阻器开始引起更多学者和半导体制造厂商的研究兴趣，并有望成为微电子学、材料科学、半导体等领域的新热点。
在现有技术的忆阻器器件中，大多使用绝缘氧化物或者玻璃作为衬底。由于忆阻器器件中的记忆存储层和电极的厚度都是nm量级，所以忆阻器器件的厚度和重量主要取决于衬底。
此外，采用绝缘氧化物或者玻璃作为衬底的忆阻器不具备可弯曲的特点，不具备轻便可携带的优势，对忆阻器的应用造成一定的影响。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种基于柔性衬底的忆阻器器件及其制作方法，所提出的忆阻器器件具有结构简单、可弯曲、质量轻、便于携带等优点，大大拓宽了忆阻器器件的使用范围。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种基于柔性衬底的忆阻器器件，包括：柔性衬底100；形成于该柔性衬底100之上的下电极101；形成于该下电极101之上的记忆存储层102；以及形成于该记忆存储层102之上的上电极103。
上述方案中，所述柔性衬底100由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种材料构成，或者由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制备的聚合物材料构成。
上述方案中，所述下电极101和所述上电极103采用导电材料Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO或IZO制作而成。
上述方案中，所述记忆存储层102由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意一种材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意两种或多种组成的双层以及多层材料构成。
为达到上述目的，本发明还提供了一种基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，包括：提供一柔性衬底100；在该柔性衬底100之上生长下电极101；在该下电极101之上生长记忆存储层102；以及在该记忆存储层102之上生长上电极103。
上述方案中，所述柔性衬底100由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种材料构成，或者由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制备的聚合物材料构成。
上述方案中，所述下电极101和所述上电极103采用导电材料Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO或IZO制作而成。
上述方案中，所述下电极101和所述上电极103采用电子束蒸发或溅射方法形成。
上述方案中，所述记忆存储层102由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意一种材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意两种或多种组成的双层以及多层材料构成。
上述方案中，所述记忆存储层102采用电子束蒸发、溅射或旋涂方法形成。
(三)有益效果
本发明提出的基于柔性衬底的忆阻器器件具有结构简单，可弯曲、质量轻、便于携带等优点，大大拓宽了忆阻器器件的使用范围。
附图说明
图1是依照本发明实施例的基于柔性衬底忆阻器器件的结构示意图；
图2是依照本发明实施例的基于柔性衬底忆阻器器件的制作方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
在此提供的附图及其描述仅用于例示本发明的实施例。在各附图中的形状和尺寸仅用于示意性例示，并不严格反映实际形状和尺寸比例。此外，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示区域的特定形状，图中的表示是示意性的，而不是用于限制本发明的范围。
如图1所示，图1是依照本发明实施例的基于柔性衬底忆阻器器件的结构示意图，该忆阻器器件包括：柔性衬底100；形成于柔性衬底100上的下电极101；形成于下电极101上的记忆存储层102；形成于记忆存储层102上的上电极103。
所述柔性衬底100由聚合物材料构成，由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物材料中的任意一种材料构成，或者由上述聚合物共混制备的聚合物材料构成，柔性衬底100的几何形状不受限制。
所述下电极101和所述上电极103的材料包括Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO、IZO等导电材料。所述下电极101和所述上电极103的厚度不受限制，两者的厚度可以相同，也可以不同。
所述记忆存储层102不受限制，由无机材料、有机材料、非晶硅等材料中的任意一种材料构成，也可以由以上任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成，以及上述材料中的任意两种或多种组成的双层以及多层构成。
同时，基于图1所示的基于柔性衬底忆阻器器件，本发明还提供了一种基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，该方法包括：提供一柔性衬底100；在该柔性衬底100之上生长下电极101；在该下电极101之上生长记忆存储层102；以及在该记忆存储层102之上生长上电极103。
图2示出了依照本发明实施例的基于柔性衬底忆阻器器件的制作方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤B100，首先提供一柔性衬底。在该实施例中，所述柔性衬底100由聚合物材料构成，具体是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物材料中的任意一种材料，或者是上述聚合物共混制备的聚合物材料。
步骤B101，在柔性衬底100上沉积下电极101。在该实施例中，所述下电极101由Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO、IZO等导电材料构成。所述下电极101可以采用电子束蒸发、溅射等方法形成。
步骤B102，在下电极101上沉积记忆存储层102。在该实施例中，所述记忆存储层102不受限制，由无机材料、有机材料、非晶硅等材料中的任意一种材料构成，也可以由以上任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成，以及上述材料中的任意两种或多种组成的双层以及多层构成。所述记忆存储层102可以通过电子束蒸发、溅射、旋涂等方法形成。
步骤B103，在记忆存储层102上沉积上电极103。在该实施例中，所述上电极103由Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO、IZO等导电材料构成。所述上电极103可以采用电子束蒸发、溅射等方法形成。
由上可知，该发明提出的基于柔性衬底的忆阻器器件及其制作方法，由于该忆阻器器件的结构和制作工艺简单，并且构成该忆阻器器件的衬底是柔性的聚合物材料，因此本发明提出的基于柔性衬底的忆阻器器件具有可弯曲、质量轻、便于携带等优点，大大拓宽了忆阻器器件的使用范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于柔性衬底的忆阻器器件，其特征在于，包括：
柔性衬底(100)；
形成于该柔性衬底(100)之上的下电极(101)；
形成于该下电极(101)之上的记忆存储层(102)；以及
形成于该记忆存储层(102)之上的上电极(103)。
2.根据权利要求1所述的基于柔性衬底的忆阻器器件，其特征在于，所述柔性衬底(100)由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种材料构成，或者由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制备的聚合物材料构成。
3.根据权利要求1所述的基于柔性衬底的忆阻器器件，其特征在于，所述下电极(101)和所述上电极(103)采用导电材料Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO或IZO制作而成。
4.根据权利要求1所述的基于柔性衬底的忆阻器器件，其特征在于，所述记忆存储层(102)由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意一种材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意两种或多种组成的双层以及多层材料构成。
5.一种基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，其特征在于，包括：
提供一柔性衬底(100)；
在该柔性衬底(100)之上生长下电极(101)；
在该下电极(101)之上生长记忆存储层(102)；以及
在该记忆存储层(102)之上生长上电极(103)。
6.根据权利要求5所述的基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，其特征在于，所述柔性衬底(100)由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种材料构成，或者由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制备的聚合物材料构成。
7.根据权利要求5所述的基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，其特征在于，所述下电极(101)和所述上电极(103)采用导电材料Al、Cu、Ti、Ta、Ni、ITO或IZO制作而成。
8.根据权利要求5所述的基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，其特征在于，所述下电极(101)和所述上电极(103)采用电子束蒸发或溅射方法形成。
9.根据权利要求5所述的基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，其特征在于，所述记忆存储层(102)由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意一种材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中任意一种材料经过掺杂改性后形成的材料构成，或者由无机材料、有机材料或非晶硅中的任意两种或多种组成的双层以及多层材料构成。
10.根据权利要求5所述的基于柔性衬底的忆阻器器件的制作方法，其特征在于，所述记忆存储层(102)采用电子束蒸发、溅射或旋涂方法形成。
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