CN105633112A - 一种超轻阻变存储器及其制备方法 - Google Patents

一种超轻阻变存储器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超轻阻变存储器及其制备方法，包括金薄膜电极，金薄膜电极的上下两层分别覆盖有第一蚕丝蛋白薄膜和第二蚕丝蛋白薄膜，第一蚕丝蛋白薄膜上覆盖有银薄膜电极，利用轻质的蚕丝蛋白为衬底，同时以蚕丝蛋白为阻变材料，可以获得单位面积质量只有4mg/cm2的阻变存储器，其单位面积质量比传统的以硅为衬底的阻变器件轻320倍以上，比常用的A4纸单位面积质量轻20倍以上。

Description

一种超轻阻变存储器及其制备方法
【技术领域】
本发明属于电子技术以及存储器器件领域，具体涉及一种超轻阻变存储器及其制备方法。
【背景技术】
随着电子信息技术的不断进步，对于质量轻，便携的电子产品需求越来越大。近两年来，超轻质量的电子器件研发受到广泛关注。例如：日本东京大学的TakaoSomeya教授及其合作者提出在塑料衬底上制备质量仅为3g/m2的有机薄膜晶体管及质量只有4g/m2的有机太阳能电池等的方法。超轻质量的电子器件在可穿戴式电子产品，医疗健康监测，机器人，遥控传感等领域具有广泛的应用前景。超轻薄膜晶体管，超轻太阳能电池，超轻压力传感器，超轻磁阻传感器等电子器件已被成功制备。而在超轻质量的可穿戴式电子产品，医疗健康监测，机器人，遥控传感等系统中，数据存储器件是必不可少的一部分，但超轻质量的存储器技术还比较缺乏。在众多存储器件中，阻变存储器由于其可缩小性好、存储密度高、功耗低、读写速度快、反复操作耐受力强、数据保持时间长等优点，被认为是下一代存储器的最有力候选者之一，但是现有技术的阻变存储器普遍质量较重。因此，可以看出急需超轻质量的阻变存储器实现方法。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种超轻阻变存储器及其制备方法，该实现方法可以获得质量比目前的阻变存储器件低两个数量级以上的超轻阻变存储器。
为了达到上述目的，一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在硅彻底基片上生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，生长蚕丝蛋白薄膜；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。
所述步骤一中，生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜采用化学气相法。
所述步骤二中，生长的金薄膜电极层的厚度为20-50纳米。
所述步骤三中，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为1％-6％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为1-10微米。
所述步骤五中，在金薄膜电极上采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜。
所述步骤五中，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为50-200纳米。
所述步骤六中，生长的银薄膜电极的厚度为20-50nm。
一种超轻阻变存储器，包括金薄膜电极，金薄膜电极的上下两层分别覆盖有第一蚕丝蛋白薄膜和第二蚕丝蛋白薄膜，第一蚕丝蛋白薄膜上覆盖有银薄膜电极。
所述金薄膜电极的厚度为20-50纳米，第一蚕丝蛋白薄膜的厚度为50-200纳米，第二蚕丝蛋白薄膜的厚度为1-10微米，银薄膜电极的厚度为20-50nm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种实现超轻质量的阻变存储器的方法，利用轻质的蚕丝蛋白为衬底，同时以蚕丝蛋白为阻变材料，可以获得单位面积质量只有4mg/cm2的阻变存储器，其单位面积质量比传统的以硅为衬底的阻变器件轻320倍以上，比常用的A4纸单位面积质量轻20倍以上；
2、利用本发明实现的超轻阻变存储器，无生物毒性，对生物体及自然环境不会产生负面影响，可以减小电子器件的污染；
3、本发明提供了一种实现超轻质量的阻变存储器的方法，该方法操作简单，有利于本发明的广泛推广与应用。
【附图说明】
图1为本发明超轻阻变存储器件的结构示意图；
图2为实施例1中超轻阻变存储器的基本电流电压特性图；
图3为实施例1中超轻阻变存储器的数据保持时间特性图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
一种超轻阻变存储器，包括金薄膜电极，金薄膜电极的上下两层分别覆盖有第一蚕丝蛋白薄膜和第二蚕丝蛋白薄膜，第一蚕丝蛋白薄膜上覆盖有银薄膜电极，其中，金薄膜电极的厚度为20-50纳米，第一蚕丝蛋白薄膜的厚度为50-200纳米，第二蚕丝蛋白薄膜的厚度为1-10微米，银薄膜电极的厚度为20-50nm。
一种超轻阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，在硅彻底基片上，采用化学气相法生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层，生长的金薄膜电极层的厚度为20-50纳米；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为1％-6％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为1-10微米；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为50-200纳米；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，生长的银薄膜电极的厚度为20-50nm，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。
实施例1：
步骤一，在硅彻底基片上，采用化学气相法生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层，生长的金薄膜电极层的厚度为50纳米；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为1％-6％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为10微米；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为120纳米；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，银薄膜电极的厚度为50纳米，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。
本实施例所制成的超轻阻变存储器，其单位面积质量为4mg/cm2，其单位面积质量比传统的以硅为衬底的阻变器件轻320倍以上，比常用的A4纸单位面积质量轻20倍以上。图2和图3为上述器件的基本电学性能，从图中可以看出，器件的存储开关比大于105，数据保持时间大于104秒，具有优异的数据存储性能。
实施例2：
步骤一，在硅彻底基片上，采用化学气相法生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层，生长的金薄膜电极层的厚度为20纳米；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为1％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为1微米；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为50纳米；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，生长的银薄膜电极的厚度为20nm，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。
实施例3：
步骤一，在硅彻底基片上，采用化学气相法生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层，生长的金薄膜电极层的厚度为50纳米；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为6％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为10微米；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为200纳米；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，生长的银薄膜电极的厚度为50nm，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。
实施例4：
步骤一，在硅彻底基片上，采用化学气相法生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层，生长的金薄膜电极层的厚度为35纳米；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为3％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为6微米；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为125纳米；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，生长的银薄膜电极的厚度为35nm，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。

Claims (9)

1.一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在硅彻底基片上生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜；
步骤二，在全氟十二烷基三氯硅烷层上生长金薄膜电极层；
步骤三，在金薄膜电极层上滴涂蚕丝蛋白薄膜；
步骤四，将蚕丝蛋白薄膜从衬底基片上剥离，在此过程中，金薄膜电极会粘附于蚕丝蛋白薄膜上一同被剥离，将剥离下来的蚕丝蛋白薄膜粘附于负载衬底，其中金薄膜电极表面向上；
步骤五，在金薄膜电极上，生长蚕丝蛋白薄膜；
步骤六，在蚕丝蛋白薄膜上生长银薄膜电极，并从负载衬底上剥离，即完成超轻阻变存储器的制备。
2.根据权利要求1所述的一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，生长单层全氟十二烷基三氯硅烷薄膜采用化学气相法。
3.根据权利要求1所述的一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，生长的金薄膜电极层的厚度为20-50纳米。
4.根据权利要求1所述的一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，滴涂蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度为1％-6％的蚕丝蛋白的水溶液，滴涂之后在大气环境中放置24小时自然晾干，所形成的蚕丝蛋白薄膜厚度为1-10微米。
5.根据权利要求1所述的一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，在金薄膜电极上采用旋涂成膜工艺生长蚕丝蛋白薄膜。
6.根据权利要求1或5所述的一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，生长蚕丝蛋白薄膜时，采用质量浓度小于1％的蚕丝蛋白的水溶液，所生长薄膜厚度为50-200纳米。
7.根据权利要求1所述的一种超轻阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，生长的银薄膜电极的厚度为20-50nm。
8.一种超轻阻变存储器，其特征在于，包括金薄膜电极，金薄膜电极的上下两层分别覆盖有第一蚕丝蛋白薄膜和第二蚕丝蛋白薄膜，第一蚕丝蛋白薄膜上覆盖有银薄膜电极。
9.根据权利要求8所述的一种超轻阻变存储器，其特征在于，所述金薄膜电极的厚度为20-50纳米，第一蚕丝蛋白薄膜的厚度为50-200纳米，第二蚕丝蛋白薄膜的厚度为1-10微米，银薄膜电极的厚度为20-50nm。
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