CN105932155B - 一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法 - Google Patents

一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105932155B
CN105932155B CN201610398430.2A CN201610398430A CN105932155B CN 105932155 B CN105932155 B CN 105932155B CN 201610398430 A CN201610398430 A CN 201610398430A CN 105932155 B CN105932155 B CN 105932155B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ito
thin film
flexible
transparent
pdms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610398430.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105932155A (zh
Inventor
李强
田振寰
尚更
云峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201610398430.2A priority Critical patent/CN105932155B/zh
Publication of CN105932155A publication Critical patent/CN105932155A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105932155B publication Critical patent/CN105932155B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

本发明公开一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法,该柔性透明的薄膜型电阻开关为ITO‑ITO纳米线‑Ag三明治结构,包括柔性透明衬底、设置于柔性透明衬底上的ITO薄膜,ITO薄膜上设有一层ITO纳米线网络,ITO纳米线网络上设有Ag电极,Ag电极为上电极,ITO薄膜上未设置ITO纳米线网络的区域为下电极引线区域。本发明制作的电阻开关在可见光波段透过率达到70%以上,在正向弯曲或反向弯曲情况下都能保持良好的电阻开关特性。本发明制备的一种柔性透明薄膜型电阻开关可作为开关元件和电存储器件在信息处理领域中进行应用,同时由于结构和工艺简单,成本极低,在透明电子器件领域中有较强的实用价值。

Description

一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法
技术领域
本发明属于微电子器件和功能薄膜技术领域,具体涉及一种基于柔性衬底的、透明的薄膜型电阻开关器件及其制备方法。
背景技术
具有电阻开关特性的电双稳器件具有两种不同的电阻态,可以作为非挥发性随机存储器来进行使用,基于电阻开关现象的电阻式随机存储器被认为是下一代记忆器件的替代品之一。电阻式存储器具有制备简单、存储密度高、读写速度快、操作电压低和兼容性好等特点,因而开始被广泛研究。
ITO是氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的混合物,具有良好的光学和电学特性,已被作为透明导电电极广泛应用于LED发光器件、太阳能电池等领域。ITO纳米线网络薄膜既具有高的透过率(可见光波段大于90%)又具有良好的导电特性,且已被发现具有双极性的电阻开关行为。现阶段,随着透明显示技术的不断突破,以及可弯折可形变的透明电子产品具有的广阔市场前景,柔性透明的超薄存储器件是其中重要的一个部分。一般电阻开关器件都是基于金属衬底,不具备柔性或透明的特性,难以实现柔性透明超薄的存储器制备。
发明内容
本发明的目的在于提出一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法,以解决上述技术问题。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种柔性透明的薄膜型电阻开关,该柔性透明的薄膜型电阻开关为ITO-ITO纳米线-Ag三明治结构,包括柔性透明衬底、设置于柔性透明衬底上的ITO薄膜,ITO薄膜上设有一层ITO纳米线网络,ITO纳米线网络上设有Ag电极,Ag电极为上电极,ITO薄膜上未设置ITO纳米线网络的区域为下电极引线区域。
进一步的,柔性透明衬底为PDMS薄膜。
进一步的,整个柔性透明的薄膜型电阻开关在可见光波段的透过率为70%以上。
一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法,包括以下步骤:
(1)制备一层厚度均匀的固化PDMS薄膜;
(2)将固化后的PDMS薄膜反贴于一片洁净的硬性基底上,实现PDMS薄膜的转移;
(3)在PDMS薄膜上制备一层ITO薄膜作为下电极;
(4)将作为电极引线的区域进行遮挡,然后利用自助装的方式,在ITO薄膜上平铺一层聚苯乙烯小球,并自然晾干;
(5)利用电子束蒸镀的方式,在ITO薄膜上制备ITO纳米线网络薄膜;
(6)将制备完成的样品放入快速退火炉中退火;
(7)在ITO纳米线网络薄膜上涂覆条状Ag导电胶,作为Ag电极;
(8)将整个器件从玻璃基底上取下,得到柔性透明的薄膜型电阻开关。
进一步的,步骤(1)具体包括以下步骤:将PDMS主剂与PDMS硬化剂按体积比10:1比例混合均匀,放置于抽真空腔室中,利用抽真空的方式去除混合液中的气泡;用酒精清洗玻璃基底并用氮气吹干,在玻璃基片上滴入配置完成的PDMS混合液,利用匀胶机制备均匀的PDMS薄膜,厚度在100-800μm之间,然后在90℃下烘烤40分钟;得到厚度均匀的固化PDMS薄膜。
进一步的,步骤(3)中利用磁控溅射的方式,在低于100℃条件下制备一层300nm厚的ITO薄膜作为下电极。
进一步的,步骤(4)中聚苯乙烯小球的直径为670nm;步骤(5)中利用电子束蒸镀的方式,按0.1nm/s的速率在280℃下,沉积20分钟,制备得到ITO纳米线网络薄膜。
进一步的,步骤(6)中快速退火具体为在300℃氮气氛围下退火3-5分钟。
对制备完成的基于PDMS衬底的ITO-ITO纳米线网络-Ag三明治结构电阻开关进行电压-电流特性的测试,研究不同弯曲程度下其电阻开关效应。将测试探针正极插在ITO膜上,负极插在Ag电极上,电压变化范围在-5V~5V之间。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:电阻开关在柔性衬底上的制备,总体器件透过率大于70%,实现器件的透明特性;本发明提出的薄膜型电阻开关稳定性好,在正向/反向弯曲条件下都能够实现高低阻态。
因此,本发明制备的一种柔性透明薄膜型电阻开关可作为开关元件和电存储器件在信息处理领域中进行应用,同时由于结构和工艺简单,成本极低,在透明电子器件领域中有较强的实用价值。
附图说明
图1为基于PDMS衬底的ITO-ITO纳米线网络-Ag的三明治结构电阻开关的结构示意图。
图2为制备完成的电阻开关横截面形貌的场发射扫描电子显微镜(SEM)图。
图3为实施例1中的柔性透明薄膜型电阻开关器件的透过率测试曲线。
图4为实施例1中的柔性透明薄膜型电阻开关器件的的电流-电压特性曲线。
图5为实施例1中正向弯曲的柔性透明薄膜型电阻开关器件的的电流-电压特性曲线。
图6为实施例1中反向弯曲的柔性透明薄膜型电阻开关器件的的电流-电压特性曲线。
图中标号:1为PDMS薄膜;2为ITO薄膜;3为ITO纳米线网络;4为Ag电极。
具体实施方式
根据对本发明所制备的基于PDMS衬底的ITO-ITO纳米线网络-Ag三明治结构电阻开关的特性分析,下面将其制备方法的最佳实施案例进行详细说明,同时针对这种柔性透明的薄膜型电阻开关在不同方向弯曲情况下的电压-电流特性进行案例说明。
实施例1:
一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法,包括以下步骤:
(1)在一块2cm×2cm的洁净玻璃片上滴入0.2ml配置完成的PDMS混合液,利用匀胶机在转速500rpm下转20秒,然后将样品在90℃下烘烤40分钟,得到一个厚度在500μm的固化PDMS薄膜1;聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)是一种聚合物材料,具有光学透明、柔性、良好的化学惰性、无毒、不易燃以及低成本等特点,已被广泛应用于微流控等领域。
(2)将固化后的PDMS薄膜1剥离后反贴于另一片洁净的玻璃基底上,实现PDMS薄膜1的转移,并用高温胶带将薄膜的边缘粘牢固;
(3)利用磁控溅射的方式,在低于100℃条件下制备一层厚度为300nm厚的ITO薄膜2作为下电极;
(4)用高温胶带将作为电极引线的区域进行遮挡,然后利用自助装的方式,在ITO薄膜2上平铺一层直径为670nm的聚苯乙烯小球,并自然晾干;
(5)利用电子束蒸镀的方式,按0.1nm/s的速率在280℃下,沉积20分钟,制备ITO纳米线网络薄膜3;
(6)去除高温胶带,将制备完成的样品放入快速退火炉中,300℃下,氮气氛围下退火3分钟;
(7)在ITO纳米线网络薄膜3上涂覆条状Ag导电胶,作为Ag电极4;
(8)将整个器件从玻璃基底上取下,得到一种总厚度在百微米量级的超薄柔性透明的可贴式电阻开关。
对制备完成的柔性透明薄膜型电阻开关进行透过率测试,结果如图3所示。可以看出整个电阻开关器件的透过率在可见光波段达到70%以上,具有良好的透明特性。
用电流源/电压表测量样品的电压-电流特性,分别将测试探针正极与下电极(ITO薄膜)相接,负极与上电极(Ag)相接,测试过程0→2V→0→-2V→0为一个循环,每隔0.125V测量一个数据点,结果如图4所示。可以看出在特定电压下,对应不同的电流值,表现出不同的电阻态,说明本发明制备的电阻开关具有良好的电阻开关效应。
将实施案例1中制备完成的电阻开关器件,进行正向弯曲,即向上电极方向弯曲形成一个圆筒状(圆筒截面圆周长约为2cm),利用同样的电流源/电压表测量样品的电压-电流特性,分别将测试探针正极与下电极(ITO薄膜)相接,负极与上电极(Ag)相接,测试过程0→3V→0→-3V→0为一个循环,每隔0.06V测量一个数据点,结果如图5所示。通过100次循环测试可以看出,本发明制备的电阻开关器件在弯曲一定程度下仍然具有稳定的高低两种电阻态,说明本发明制备的电阻开关器件,能够实现在正向弯曲下的应用。
将实施案例1中制备完成的电阻开关器件,进行反向弯曲,即向下电极方向弯曲形成一个圆筒状(圆筒截面圆周长约为2cm),利用同样的电流源/电压表测量样品的电压-电流特性,分别将测试探针正极与下电极(ITO薄膜)相接,负极与上电极(Ag)相接,测试过程0→3V→0→-3V→0为一个循环,每隔0.06V测量一个数据点,结果如图6所示。通过100次循环测试可以看出,本发明制备的电阻开关器件在弯曲一定程度下仍然具有稳定的高低两种电阻态,说明本发明制备的电阻开关器件,能够实现在反向弯曲下的应用。

Claims (4)

1.一种柔性透明的薄膜型电阻开关的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备一层厚度均匀的固化PDMS薄膜,将PDMS主剂与PDMS硬化剂按体积比10:1比例混合均匀,放置于抽真空腔室中,利用抽真空的方式去除混合液中的气泡;用酒精清洗玻璃基底并用氮气吹干,在玻璃基片上滴入配置完成的PDMS混合液,利用匀胶机制备均匀的PDMS薄膜,厚度在100-800µm之间,然后在90℃下烘烤40分钟;得到厚度均匀的固化PDMS薄膜;
(2)将固化后的PDMS薄膜反贴于一片洁净的硬性基底上,实现PDMS薄膜的转移;
(3)在PDMS薄膜上制备一层ITO薄膜作为下电极;
(4)将作为电极引线的区域进行遮挡,然后利用自组装的方式,在ITO薄膜上平铺一层聚苯乙烯小球,并自然晾干;
(5)利用电子束蒸镀的方式,在ITO薄膜上制备ITO纳米线网络薄膜;
(6)将制备完成的样品放入快速退火炉中300℃氮气氛围下退火3-5分钟;
(7)在ITO纳米线网络薄膜上涂覆条状Ag导电胶,作为Ag电极;
(8)将整个器件从玻璃基底上取下,得到柔性透明的薄膜型电阻开关。
2.根据权利要求1所述的一种柔性透明的薄膜型电阻开关的制备方法,其特征在于,步骤(3)中利用磁控溅射的方式,在低于100℃条件下制备一层300nm厚的ITO薄膜作为下电极。
3.根据权利要求1所述的一种柔性透明的薄膜型电阻开关的制备方法,其特征在于,步骤(4)中聚苯乙烯小球的直径为670nm;步骤(5)中利用电子束蒸镀的方式,按0.1nm/s的速率在280℃下,沉积20分钟,制备得到ITO纳米线网络薄膜。
4.权利要求1至3中任一项所述的制备方法所制备的柔性透明的薄膜型电阻开关,其特征在于,该柔性透明的薄膜型电阻开关为ITO-ITO纳米线-Ag三明治结构,包括柔性透明衬底、设置于柔性透明衬底上的ITO薄膜,ITO薄膜上设有一层ITO纳米线网络,ITO纳米线网络上设有Ag电极,Ag电极为上电极,ITO薄膜上未设置ITO纳米线网络的区域为下电极引线区域,整个柔性透明的薄膜型电阻开关在可见光波段的透过率为70%以上;柔性透明衬底为PDMS薄膜。
CN201610398430.2A 2016-06-07 2016-06-07 一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法 Active CN105932155B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610398430.2A CN105932155B (zh) 2016-06-07 2016-06-07 一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610398430.2A CN105932155B (zh) 2016-06-07 2016-06-07 一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105932155A CN105932155A (zh) 2016-09-07
CN105932155B true CN105932155B (zh) 2018-01-05

Family

ID=56833645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610398430.2A Active CN105932155B (zh) 2016-06-07 2016-06-07 一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105932155B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108807665B (zh) * 2018-05-03 2022-05-03 五邑大学 一种Ag纳米线增强ZnO阻变存贮器及其制备方法
CN109036849B (zh) * 2018-06-29 2020-06-26 南京理工大学 无机柔性全透明钙钛矿氧化物压控变容管及其制备方法
CN109021713B (zh) * 2018-08-07 2021-08-10 深圳新源柔性科技有限公司 印刷浆料与薄膜开关
CN110165052B (zh) * 2019-05-31 2023-04-25 湘潭大学 一种无机柔性阻变存储器及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102881822A (zh) * 2011-07-13 2013-01-16 北京大学 一种透明柔性阻变存储器及其制备方法
KR102009727B1 (ko) * 2012-11-26 2019-10-22 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치, 표시 장치의 제조 방법 및 표시 장치를 제조하기 위한 캐리어 기판
CN103490005B (zh) * 2013-08-27 2015-08-12 中北大学 基于压电-摩擦效应的纳米发电机的制备方法
CN103928634B (zh) * 2014-03-24 2016-05-25 京东方科技集团股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法、显示装置
CN105244362B (zh) * 2015-10-21 2018-05-04 杭州电子科技大学 一种基于ZnO压电效应的低功耗柔性阻变存储器及其制备方法
CN105405970B (zh) * 2015-11-27 2017-10-20 西安交通大学 基于ito纳米线网络的电阻开关及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105932155A (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105932155B (zh) 一种柔性透明的薄膜型电阻开关及制备方法
CN106782769B (zh) 低粗糙度低方阻的柔性透明导电复合薄膜及其制备方法
CN103302910B (zh) 一种生物可降解的柔性导电基板及其制备方法
Gao et al. Conductance quantization in a Ag filament-based polymer resistive memory
Jiang et al. Highly transparent, conductive, flexible resin films embedded with silver nanowires
Zhang et al. Highly stable and stretchable graphene–polymer processed silver nanowires hybrid electrodes for flexible displays
Wang et al. Pulsed electrochemical deposition of porous WO 3 on silver networks for highly flexible electrochromic devices
CN107527675A (zh) 一种柔性的导电膜及其制备方法
TW201132990A (en) Contact resistance measurement for resistance linearity in nanostructure thin films
CN105070352A (zh) 一种柔性超平透明导电薄膜及其制备方法
CN111192965B (zh) 柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池
CN103448308B (zh) 一种生物可降解的柔性导电基板及其制备方法
Aleksandrova et al. Highly flexible, conductive and transparent PEDOT: PSS/Au/PEDOT: PSS multilayer electrode for optoelectronic devices
CN105702381A (zh) 一种高度稳定的银纳米线复合薄膜的封装制备方法
CN103700430B (zh) 一种有序分布的导电薄膜及其制造方法
CN108181363A (zh) 一种采用电化学沉积法制备的基于树枝状纳米银结构的柔性电极
TW201324545A (zh) 透明導電膜及其製造方法與具有其之觸控面板
CN107799236A (zh) 一种石墨烯电极快速制备方法
Li et al. Facile fabrication of ultraflexible transparent electrodes using embedded copper networks for wearable pressure sensors
Yeom et al. Silver nanowire/colorless-polyimide composite electrode: application in flexible and transparent resistive switching memory
CN111180112B (zh) 一种金属纳米线柔性导电薄膜及其制备方法
CN104616833A (zh) 大面积制备银纳米线透明电极的方法及银纳米线透明电极
CN207397244U (zh) 电连接结构及应用其的触控屏、显示装置
CN114038623A (zh) 一种银纳米线-生物材料复合透明导电薄膜及其制备方法与应用
Hu et al. Ultra‐low resistivity copper mesh as embedded current collector layer for inkjet‐printed flexible electrochromic device realizing fast response and uniform coloration

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant