CN109768160B - 一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器及其制备方法 - Google Patents
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器及其制备方法，属于忆阻器技术领域。所述忆阻器为MIM形式结构，其结构从下至上依次为：底电极、二硫化钼/硫化锌双层薄膜功能层、顶电极。本发明的这种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器具有MoS2/ZnS界面，其在施加偏压下，硫空位能够容易地从MoS2漂移到ZnS中，形成硫空位导电通道，使器件进入低阻态；当施加相反偏压时，硫空位重新漂移回到MoS2，导电通道断裂，使器件回到高阻态，同时，本发明采用的惰性电极阻止了硫空位进入顶电极，大幅度改善了忆阻器的重复性。
Description
技术领域
本发明涉及忆阻器技术领域，尤其涉及一种具有双功能层结构的忆阻器及其制备方法。
背景技术
忆阻器作为第四种无源器件，是一种具有非线性电阻功能的器件，利用其能够记忆电阻状态的特性，可以应用于非易失性阻抗存储器(RRAM)与类脑计算。在RRAM的应用方面，更高的集成密度、更低的功耗以及更高的稳定性已成为阻碍其发展的关键。目前，应用于RRAM的忆阻器一般为金属-绝缘体-金属(MIM)结构，中间功能层材料与结构的选择对忆阻性能有很大影响，现今大多数忆阻器件只具有一层功能层并且器件导通机制基于氧空位，而氧空位在器件工作过程中容易与大气中的氧交换，造成氧空位浓度的变化，这就造成了忆阻器存在开关比低、操作电压高与重复性差等缺点，严重限制了忆阻器在RRAM中的应用。
因此，研究者开始探索新型的器件导通机制，例如，专利文献201610813160.7公开了一种忆阻器，包括：依次在衬底上形成底电极层和中间介质层，在中间介质层上形成顶电极，所述中间介质层的材料为在氧化性气氛中进行热处理后的硫化物。该专利文献通过采用合适的顶电极以及氧化气氛中热处理的硫化物薄膜组合，使得忆阻器表现出许多优异的循环稳定性、抗疲劳性、超低的工作电压。然而，本发明认为，该专利文献中涉及的导通机制为电化学金属化，即金属粒子在施加电压下发生的氧化还原反应，在SET过程中，金属粒子极有可能在电场的作用下与电极发生反应，造成导电灯丝的过生长，这对器件的重复性能影响较大。
专利文献201611178578.1公开了一种忆阻器，包括：依次在衬底上形成底电极层、中间介质层和顶电极层；所述中间介质层由硫族化合物层和氧化物层组成，其中，硫族化合物层与底电极层相接，氧化物层与顶电极层相接。该专利文献通过采用合适的顶电极与氧化物层和硫族化合物层组合，使得制备出的忆阻器具有超低的工作电压，表现出超高的电灵敏性。然而，本发明认为，该专利文献中涉及到的导通机制为金属粒子在电场作用下的漂移，其往往需要电成形过程，不利于器件的低功耗，且金属粒子导电机制往往对电极生长的参数要求比较高。
另外，现有的忆阻器中间功能层的忆阻材料制备主要利用磁控溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积等方法，但这些方法导致中间功能层的制备成本高，工艺复杂，难以适应RRAM的大规模生产。
综上，现有的基于氧空位导通机制的忆阻器在其制备方法上具有成本高、条件复杂，并且制备出的忆阻器具有重复性差、开关比低、操作电压高等缺点。因此，进一步探索忆阻器导通机制，寻求更加简单高效的制备方法、更加优化的器件材料及结构，是解决现有忆阻器存在的问题的关键。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器及其制备方法。本发明在非真空条件下，以化学溶液法为器件制备手段，通过构建以硫空位为导电通道的二硫化钼/硫化锌(MoS2/ZnS)双层功能层的结构，有效解决了氧空位导通机制的忆阻器存在的成本高、条件复杂、忆阻器重复性差、开关比低、操作电压高的问题。
本发明的目的之一是提供一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器。
本发明的目的之二是提供一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法。
本发明的目的之三是提供二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的应用。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器，所述忆阻器为MIM形式结构，其结构从下至上依次为：底电极、二硫化钼/硫化锌(MoS2/ZnS)双层薄膜功能层、顶电极。
本发明设计这种结构的忆阻器的目的之一，是为了阻止扩散的硫空位与电极之间发生氧化还原反应，底电极与顶电极为惰性电极，中间双层薄膜，其中MoS2因其独特的二维材料性质，经过在特殊的环境气氛下退火处理后，可以提供丰富的硫空位，ZnS层在电场的作用下可以收集扩散到其中的硫空位，并形成硫空位导电通道。这样就避免了单层MoS2在SET过程中产生大量导电通道，而在RESET过程中不完全断裂的问题。
所述二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器中，底电极包括：氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃、氧化铟锡(ITO)导电玻璃等。
所述二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器中，顶电极为惰性电极，例如，Au、Ag、Pt等。进一步地，所述顶电极的厚度为100-300nm。
本发明的这种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器具有MoS2/ZnS界面，其在施加偏压下，硫空位能够容易地从MoS2漂移到ZnS中，形成硫空位导电通道，使器件进入低阻态(SET过程)；当施加相反偏压时，硫空位重新漂移回到MoS2，导电通道断裂，使器件回到高阻态(RESE过程)，同时，本发明采用的惰性电极阻止了硫空位进入顶电极，大幅度改善了忆阻器的重复性。
其次，本发明公开一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备MoS2：清洗底电极，备用；将钼酸钠与硫代乙酰胺溶于去离子水中并搅拌至完全溶解；然后将得到的混合液与底电极进行水热反应，反应结束后取出底电极，用乙醇清洗干净并置于空气中自然干燥，得到覆有MoS2薄膜的底电极；
(2)制备ZnS：将醋酸锌在连续搅拌条件下充分溶于去离子水中，备用；将硫化钠充分溶于去离子水中，备用；将上述两种溶液混合后进行水热反应，对得到的沉淀物(ZnS)经超声离心后烘干，得到ZnS粉末；
(3)将步骤(2)得到的ZnS粉末溶于有机溶剂中，并将得到的溶液旋涂在步骤(1)的覆有MoS2薄膜的底电极的MoS2薄膜上，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层；
(4)对步骤(3)中的MoS2/ZnS双层功能层进行退火处理；以提升ZnS的结晶度；
(5)将顶电极制备到步骤(4)退火后的MoS2/ZnS双层功能层上，即得二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器。
步骤(1)中，所述清洗导电玻璃的方法为：将导电玻璃依次放于乙醇、丙酮、去离子水中，分别超声清洗10min，即得。
步骤(1)中，所述底电极包括：氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃、氧化铟锡(ITO)导电玻璃等。
步骤(1)中，所述钼酸钠、硫代乙酰胺、去离子水的质量比为1：2：1.5-2.5；不同浓度的溶液会影响制备出的MoS2薄膜的质量，
步骤(1)中，所述水热反应的条件为：在100-250℃之间反应5-15h。
步骤(2)中，所述醋酸锌的浓度为0.2-0.8M，所述硫化钠的浓度为0.5-1.2M。
步骤(2)中，所述醋酸锌和硫化钠的体积添加比例相同。
步骤(2)中，所述水热反应的条件为：在100-250℃之间反应5-15h。
步骤(3)中，所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。
步骤(3)中，所述旋涂指：室温下利用旋涂机以2000-5000rpm的速度将含有ZnS的有机溶剂旋涂在FTO底电极上，旋涂时间30-90秒。
进一步地，步骤(3)中，所述旋涂过程重复3-8次，以获得理想厚度的ZnS薄膜。
步骤(4)中，所述退火的条件为：氮气气氛中，在200-600℃下退火5-15小时。
步骤(5)中，通过直流射频溅射的方式将顶电极制备到步骤(3)退火后的MoS2/ZnS双层功能层上。
步骤(5)中，所述顶电极为惰性电极，例如，Au、Ag、Pt等。
进一步地，所述直流射频溅射的条件为：氩气环境、温度600-650℃。
步骤(5)中，所述顶电极的厚度为100-300纳米。
进一步地，步骤(1)中，所述覆有MoS2薄膜的底电极采用水热与液相法制备，相比于化学气相沉积，简单的水热法与液相法不仅降低了成本，也使得反应过程更加简单可控，具体如下：
1)将底电极依次放置于乙醇、丙酮、去离子水中超声清洗；
2)将H2NCSNH2溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；
3)将(NH)6Mo7O24·4H2O和N2H4·4H2O溶液加入到步骤2)的溶液中，搅拌均匀；
4)将步骤1)中清洗后的底电极浸入步骤3)最终得到的溶液中，加热到90-150℃，沉积20-30min，自然冷却到室温，将底电极取出后用去离子水冲洗；
5)将步骤4)得到的底电极放入含有硫磺粉的密闭石墨盒中，在300-700℃的氮气气氛下退火60-90min，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
进一步地，步骤(3)中，所述涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层还可以通过以下方法制备：以醋酸锌为前驱体，以苄硫醇为硫源，将这两种原料在190℃的二苄醚中进行无表面活性剂反应，合成ZnS纳米晶后制备MoS2/ZnS双层功能层，具体步骤如下：
a)将0.01-0.05mol无水醋酸锌放于schlenk型烧瓶中，并加入30-50毫升的二苄醚和0.02-0.1mmol的苄硫醇，在100℃预热，使醋酸锌溶解，然后增加至190℃反应24h，然后冷却至室温，得到前驱体溶液；
b)采用真空过滤法对步骤a)的前驱体溶液进行分离，得到淡黄色沉淀ZnS，并用无水乙醇清洗3-5次，用乙醚清洗1次，真空干燥后研磨成ZnS粉末，以便于能够充分分散在有机溶剂中；
c)将步骤b)得到的ZnS粉末溶于毫升二甲基甲酰胺中，超声处理，得到ZnS分散液，静置后将上清液与沉淀物分离；
d)吸取步骤c)的上清液滴在覆有MoS2薄膜的底电极衬底上，以2000-5000rpm的转速旋涂30-60min，结束后放置于60-80℃的热板上加热干燥，即得。
最后，本发明公开了上述二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器在非易失性阻抗存储器中的应用。
与现有技术相比，本发明提取得了以下有益效果：
(1)本发明的忆阻器制备成本低廉，反应过程简单可控，适用于大规模制备，而且，由于本发明的器件导通机制是基于硫空位，(在一次set和reset过程中硫空位的总数基本不变)其能够大幅度能提高忆阻器的重复性，因为本发明的器件导通机制基于硫空位，在SET过程中，只有少量的硫空位会扩散进入ZnS层中，大量的硫空位还处于MoS2中，扩散进入ZnS的硫空位进一步形成导电通道，器件因此导通；在RESET过程中，导电灯丝断裂，扩散进入ZnS的硫空位在电场的作用下回到MoS2层中，器件回到初始状态。对于大多数器件来说，氧空位或者硫空位的浓度往往在多次循环后变化较大：浓度变大会造成导电通道形成增多，不利于器件的RESET过程；而浓度减小会导致导电通道在SET过程中形成困难。本发明中硫空位的浓度在一次循环中基本不变，所以对其重复性能有良好的影响。
(2)本发明直接采用导电玻璃作为底电极，因此避免了底电极制备步骤，使忆阻器的制备更为简单。
(3)本发明利用一步水热法合成MoS2薄膜，水热过程有利于引入足够的硫空位，因此不需要对器件进行电激发过程，降低了操作电压，进而降低了器件的功耗。
(4)本发明在MoS2薄膜上制备了一层ZnS薄膜，通过退火提升ZnS的结晶度后形成了MoS2/ZnS界面，在施加偏压下，硫空位能够容易地从MoS2漂移到ZnS中，形成硫空位导电通道，使器件进入低阻态(SET过程)；当施加相反偏压时，硫空位重新漂移回到MoS2，导电通道断裂，使器件回到高阻态(RESET过程)，同时，采用的惰性电极阻止了硫空位进入顶电极，大幅度改善了器件的重复性。
(5)本发明忆阻器的MoS2层极薄，且蕴含丰富的硫空位，使得低阻态阻值减小；并且硫空位在一次循环后不会全部回到MoS2层中，ZnS中多余的氧空位使得高阻态阻值增大，从而改善了器件的开关比。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是为本发明实施例二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备流程图。
图2是为本发明实施例二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的结构示意图(左侧图)以及2H相的MoS2的晶体结构示意图(右侧图)。
图3为本发明实施例二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的工作原理图。
图4本发明实施例1在通过热法生长在FTO上的MoS2的SEM图。
图5为本发明实施例1制备的忆阻器的I-V曲线。
图中标记分别代表：1-Pt顶电极；2-ZnS薄膜；3-硫空位；4-MoS2薄膜；5-FTO导电玻璃底电极；6-硫原子；7-钼原子；8-顶电极施加负电压；9-顶电极施加正电压。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有的忆阻器中间功能层的忆阻材料制备主要利用磁控溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积等方法，但这些方法导致中间功能层的制备成本高，工艺复杂，难以适应RRAM的大规模生产；为了解决上述问题，本发明提供一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器及其制备方法，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1-3所示，一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)水热法制备MoS2薄膜：
a)将FTO导电玻璃依次放于乙醇、丙酮、和去离子水中超声清洗10min，得到FTO导电玻璃底电极，备用；
b)将钼酸钠(Na2MoO4)与硫代乙酰胺(C2H2NS)溶于30毫升去离子水中(钼酸钠的用量为30毫克，硫代乙酰胺的用量为60毫克)，并连续搅拌至完全溶解，得到混合液；
c)将步骤b)的混合液与FTO底电极转移到聚四氟乙烯衬底的高压釜中，在200℃下水热反应15小时，取出反应釜后用自来水冲洗以快速冷却至室温；取出FTO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
(2)水热旋涂法制备ZnS薄膜：
(a)将醋酸锌(Zn(CH3COO)2)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为0.3M的溶液；
(b)将硫化钠(Na2S)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为0.7M的溶液；
(c)将步骤(a)和(b)的两种溶液等比例混合(均为40毫升)，置于具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放入烘箱中，在150℃下加热6h；待反应釜自然冷却至室温后，将得到的ZnS沉淀在去离子水中交替超声离心清洗3次；然后在烘箱中烘干ZnS沉淀，制得ZnS粉末；
(d)将步骤(c)的ZnS沉淀溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，室温下利用旋涂机以3500rpm的速度旋涂在步骤c)得到的覆有MoS2薄膜的底电极的MoS2薄膜上，旋涂时间70秒，旋涂过程重复5次，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为300℃，时间为1h；
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在600℃的氩气环境下将Pt沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Pt顶电极，顶电极平均厚度控制在100-200纳米之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
实施例2
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)水热法制备MoS2薄膜：
a)将ITO导电玻璃依次放于乙醇、丙酮、和去离子水中超声清洗10min，得到ITO导电玻璃底电极，备用；
b)将钼酸钠与硫代乙酰胺溶于30毫升去离子水中(钼酸钠的用量为20毫克，硫代乙酰胺的用量为40毫克)，并连续搅拌至完全溶解，得到混合液；
c)将步骤b)的混合液与ITO底电极转移到聚四氟乙烯衬底的高压釜中，在250℃下水热反应10小时，取出反应釜后用自来水冲洗以快速冷却至室温；取出ITO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
(2)水热旋涂法制备ZnS薄膜：
(a)将醋酸锌(Zn(CH3COO)2)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为0.2M的溶液；
(b)将硫化钠(Na2S)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为0.5M的溶液；
(c)将步骤(a)和(b)的两种溶液等比例混合(均为40毫升)，置于具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放入烘箱中，在200℃下加热5h；待反应釜自然冷却至室温后，将得到的ZnS沉淀在去离子水中交替超声离心清洗3次；然后在烘箱中烘干ZnS沉淀，制得ZnS粉末；
(d)将步骤(c)的ZnS沉淀溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，室温下利用旋涂机以5000rpm的速度旋涂在步骤c)得到的覆有MoS2薄膜的底电极的MoS2薄膜上，旋涂时间30秒，旋涂过程重复8次，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为200℃，时间为15h；
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在650℃的氩气环境下将Ag沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Ag顶电极，顶电极的厚度控制在100-300nm之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
实施例3
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)水热法制备MoS2薄膜：
a)将ITO导电玻璃依次放于乙醇、丙酮、和去离子水中超声清洗15min，得到ITO导电玻璃底电极，备用；
b)将钼酸钠与硫代乙酰胺溶于30毫升去离子水中(钼酸钠的用量为50毫克，硫代乙酰胺的用量为100毫克)，并连续搅拌至完全溶解，得到混合液；
c)将步骤b)的混合液与ITO底电极转移到聚四氟乙烯衬底的高压釜中，在150℃下水热反应20小时，取出反应釜后用自来水冲洗以快速冷却至室温；取出ITO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
(2)水热旋涂法制备ZnS薄膜：
(a)将醋酸锌(Zn(CH3COO)2)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为0.8M的溶液；
(b)将硫化钠(Na2S)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为1.2M的溶液；
(c)将步骤(a)和(b)的两种溶液等比例混合(均为40毫升)，置于具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放入烘箱中，在100℃下加热10h；待反应釜自然冷却至室温后，将得到的ZnS沉淀在去离子水中交替超声离心清洗3次；然后在烘箱中烘干ZnS沉淀，制得ZnS粉末；
(d)将步骤(c)的ZnS沉淀溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，室温下利用旋涂机以2000rpm的速度旋涂在步骤c)得到的覆有MoS2薄膜的底电极的MoS2薄膜上，旋涂时间60秒，旋涂过程重复3次，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为400℃，时间为10h；
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在650℃的氩气环境下将Ag沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Ag顶电极，顶电极的厚度控制在100-300nm之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
实施例4
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备MoS2薄膜：
a)将FTO导电玻璃依次放置于乙醇、丙酮、去离子水中超声清洗10min，得到FTO导电玻璃底电极，备用；
b)将0.8632g H2NCSNH2溶于去离子水中，磁力搅拌30min；
c)将0.5005g(NH)6Mo7O24·4H2O和6ml的N2H4·4H2O溶液(质量浓度35％)加入到步骤b)的溶液中，磁力搅拌30min；
d)将步骤a)中清洗后的FTO底电极浸入溶液中，加热至90℃沉积30min，溶液自然冷却到室温，将FTO底电极取出，用去离子水冲洗干净，以去除多余的沉淀和盐；
e)将FTO底电极放入含有硫磺粉的密闭石墨盒中，在500℃的氮气气氛下退火60min；冷却至室温；取出FTO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极；
(2)水热旋涂法制备ZnS薄膜：
(a)将醋酸锌(Zn(CH3COO)2)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为0.5M的溶液；
(b)将硫化钠(Na2S)在连续搅拌的情况下溶于去离子水中，得到浓度为1.0M的溶液；
(c)将步骤(a)和(b)的两种溶液等比例混合(均为40毫升)，置于具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放入烘箱中，在100℃下加热15h；待反应釜自然冷却至室温后，将得到的ZnS沉淀在去离子水中交替超声离心清洗3次；然后在烘箱中烘干ZnS沉淀，制得ZnS粉末；
(d)将步骤(c)的ZnS沉淀溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，室温下利用旋涂机以2000rpm的速度旋涂在步骤c)得到的覆有MoS2薄膜的底电极的MoS2薄膜上，旋涂时间90秒，旋涂过程重复3次，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为600℃，时间为5h；
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在650℃的氩气环境下将Ag沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Ag顶电极，顶电极的厚度控制在100-300nm之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
实施例5
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备MoS2薄膜：
a)将FTO导电玻璃依次放置于乙醇、丙酮、去离子水中超声清洗10min，得到FTO导电玻璃底电极，备用；
b)将0.8632g H2NCSNH2溶于去离子水中，磁力搅拌30min；
c)将0.5005g(NH)6Mo7O24·4H2O和6ml的N2H4·4H2O溶液(质量浓度35％)加入到步骤b)的溶液中，磁力搅拌30min；
d)将步骤a)中清洗后的FTO底电极浸入溶液中，加热至120℃沉积25min，溶液自然冷却到室温，将FTO底电极取出，用去离子水冲洗干净，以去除多余的沉淀和盐；
e)将FTO底电极放入含有硫磺粉的密闭石墨盒中，在300℃的氮气气氛下退火90min；冷却至室温；取出FTO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
(2)制备ZnS薄膜：
(a)将0.05mol无水醋酸锌(纯度＞99.9％)放于schlenk型烧瓶中，并加入40ml的二苄醚和0.1mmol的苄硫醇(纯度99％)，在100℃预热使醋酸锌溶解，然后将温度升至190℃反应进行24h，然后冷却至室温，得到前驱体溶液；
(b)采用真空过滤法(采用聚偏二氟乙烯硬膜过滤器，孔直径为0.22微米)对步骤(a)制备的前驱体溶液进行分离，得到淡黄色ZnS沉淀，用无水乙醇清洗沉淀3次，再用乙醚清洗1次，真空干燥10h；
(c)利用玛瑙研钵将步骤(b)干燥后的ZnS研磨成粉末；将40mg的ZnS粉末溶于6ml的DMF中，然后将溶液置于玻璃瓶中超声处理1小时得到分散液，静置12h，将上清液与沉淀物分离，
(d)吸取步骤(c)中的上清液70μL，并滴在步骤e)得到的覆有MoS2薄膜的FTO底电极衬底上，以2000rpm的转速旋涂30s，结束后放置于80℃的热板上加热干燥1h，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为300℃，时间为12h；
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在600℃的氩气环境下将Pt沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Pt顶电极，顶电极的厚度控制在100-300nm之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
实施例6
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)水热法制备MoS2薄膜：
a)将ITO导电玻璃依次放于乙醇、丙酮、和去离子水中超声清洗10min，得到ITO导电玻璃底电极，备用；
b)将钼酸钠与硫代乙酰胺溶于50毫升去离子水中(钼酸钠的用量为40毫克，硫代乙酰胺的用量为80毫克)，并连续搅拌至完全溶解，得到混合液；
c)将步骤b)的混合液与ITO底电极转移到聚四氟乙烯衬底的高压釜中，在180℃下水热反应10小时，取出反应釜后用自来水冲洗以快速冷却至室温；取出ITO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
(2)制备ZnS薄膜：
(a)将0.01mol无水醋酸锌(纯度＞99.9％)放于schlenk型烧瓶中，并加入30ml的二苄醚和0.02mmol的苄硫醇(纯度99％)，在100℃预热使醋酸锌溶解，然后将温度升至190℃反应进行24h，然后冷却至室温，得到前驱体溶液；
(b)采用真空过滤法(采用聚偏二氟乙烯硬膜过滤器，孔直径为0.22微米)对步骤(a)制备的前驱体溶液进行分离，得到淡黄色ZnS沉淀，用无水乙醇清洗沉淀5次，再用乙醚清洗1次，真空干燥8h；
(c)利用玛瑙研钵将步骤(b)干燥后的ZnS研磨成粉末；将70mg的ZnS粉末溶于5ml的DMF中，然后将溶液置于玻璃瓶中超声处理2小时得到分散液，静置10h，将上清液与沉淀物分离，
(d)吸取步骤(c)中的上清液100μL，并滴在步骤e)得到的覆有MoS2薄膜的FTO底电极衬底上，以5000rpm的转速旋涂30min，结束后放置于60℃的热板上加热干燥1h，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为500℃，时间为5h；
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在600℃的氩气环境下将Au沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Au顶电极，顶电极的厚度控制在100-300nm之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
实施例7
一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备MoS2薄膜：
a)将FTO导电玻璃依次放置于乙醇、丙酮、去离子水中超声清洗10min，得到FTO导电玻璃底电极，备用；
b)将0.8632g H2NCSNH2溶于去离子水中，磁力搅拌30min；
c)将0.5005g(NH)6Mo7O24·4H2O和6ml的N2H4·4H2O溶液(质量浓度35％)加入到步骤b)的溶液中，磁力搅拌30min；
d)将将步骤a)中清洗后的FTO底电极浸入溶液中，加热至150℃沉积20min，溶液自然冷却到室温，将FTO底电极取出，用去离子水冲洗干净，以去除多余的沉淀和盐；
e)将FTO底电极放入含有硫磺粉的密闭石墨盒中，在700℃的氮气气氛下退火60min；冷却至室温；取出FTO底电极，用乙醇冲洗3次，在空气中自然干燥，即得覆有MoS2薄膜的底电极；
(2)制备ZnS薄膜：
(a)将0.03mol无水醋酸锌(纯度＞99.9％)放于schlenk型烧瓶中，并加入50ml的二苄醚和0.06mmol的苄硫醇(纯度99％)，在100℃预热使醋酸锌溶解，然后将温度升至190℃反应进行24h，然后冷却至室温，得到前驱体溶液；
(b)采用真空过滤法(采用聚偏二氟乙烯硬膜过滤器，孔直径为0.22微米)对步骤(a)制备的前驱体溶液进行分离，得到淡黄色ZnS沉淀，用无水乙醇清洗沉淀4次，再用乙醚清洗1次，真空干燥8h；
(c)利用玛瑙研钵将步骤(b)干燥后的ZnS研磨成粉末；将50mg的ZnS粉末溶于5ml的DMF中，然后将溶液置于玻璃瓶中超声处理1.5小时得到分散液，静置12h，将上清液与沉淀物分离，
(d)吸取步骤(c)中的上清液85μL，并滴在步骤e)得到的覆有MoS2薄膜的FTO底电极衬底上，以4000rpm的转速旋涂35s，结束后放置于70℃的热板上加热干燥1h，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层，然后对该双层功能层在氮气中进行退火以提高结晶度，退火温度为300℃，时间为8h。
(3)磁控溅射顶电极：通过直流射频溅射在600℃的氩气环境下将Pt沉积在步骤(d)的ZnS薄膜表面作为Pt顶电极，顶电极的厚度控制在100-300nm之间，即得二MoS2/ZnS双功能层结构忆阻器。
性能测试：
(1)图4为本发明实施例1在通过热法生长在FTO上的MoS2的SEM图，从图中可以看出：清洁的FTO导电玻璃表面覆有均匀的MoS2薄膜，且薄膜厚度较薄，呈半透明状态，这种状态的薄膜的均匀度最好，能够有效改善器件的性能。
(2)图5为本发明实施例1制备的忆阻器的I-V曲线，其中施加电压时顶电极接偏压，底电极接地；从测试得到的I-V曲线可以看出，随着施加电压的增大，在大约0.31V时，导电丝形成，导致了阻值的迅速变化，器件由高阻态转变为低阻态。而在施加相反的电压时，大约在0.40V时，器件由低阻态回到高阻态，这是因为在施加偏压和焦耳热的双重效应下，导电丝的断裂导致的。
由于本发明的器件导通机制是基于硫空位，其能够大幅度能提高忆阻器的重复性，在SET过程中，只有少量的硫空位会扩散进入ZnS层中，大量的硫空位还处于MoS2中，扩散进入ZnS的硫空位进一步形成导电通道，器件因此导通；在RESET过程中，导电灯丝断裂，扩散进入ZnS的硫空位在电场的作用下回到MoS2层中，器件回到初始状态。对于大多数器件来说，由于氧空位或者硫空位的浓度往往在多次循环后变化较大：造成导电通道形成增多，不利于器件的RESET过程；而浓度减小会导致导电通道在SET过程中形成困难，而本发明中硫空位的浓度在一次循环中基本不变，能够有效改善忆阻器的重复性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、同替换、改进，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (25)
1.一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器，其特征在于：所述忆阻器为MIM形式结构，其结构从下至上依次为：底电极、二硫化钼/硫化锌双层薄膜功能层、顶电极。
2.如权利要求1所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器，其特征在于：所述底电极包括：氟掺杂二氧化锡导电玻璃或氧化铟锡导电玻璃。
3.如权利要求1或2所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器，其特征在于：所述顶电极为惰性电极。
4.如权利要求3所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器，其特征在于：所述惰性电极为Au、Ag或Pt电极。
5.如权利要求1所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器，其特征在于：所述顶电极的厚度为100-300nm。
6.一种二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
制备MoS2：清洗导电玻璃底电极，备用；将钼酸钠与硫代乙酰胺溶于去离子水中并搅拌至完全溶解；然后将得到的混合液与底电极进行水热反应，反应结束后取出底电极，用乙醇清洗干净并置于空气中自然干燥，得到覆有MoS2薄膜的底电极；
制备ZnS：将醋酸锌在连续搅拌条件下充分溶于去离子水中，备用；将硫化钠充分溶于去离子水中，备用；将上述两种溶液混合后进行水热反应，对得到的沉淀物经超声离心后烘干，得到ZnS粉末；
（1）将得到的ZnS粉末溶于有机溶剂中，并将得到的溶液旋涂在覆有MoS2薄膜的底电极的MoS2薄膜上，得到涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层；
（2）对所述MoS2/ZnS双层功能层进行退火处理；
（3）将顶电极制备到所述退火后的MoS2/ZnS双层功能层上，即得二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器。
7.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤中，所述清洗导电玻璃的方法为：将导电玻璃依次放于乙醇、丙酮、去离子水中，分别超声清洗10min。
8.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述底电极包括：氟掺杂二氧化锡导电玻璃、氧化铟锡导电玻璃。
9.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述钼酸钠、硫代乙酰胺、去离子水的质量比为1-2.5：3-5：1.5-2.5。
10.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述制备MoS2时，水热反应的条件为：在100-250℃之间反应5-15h。
11.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述醋酸锌的浓度为0.2-0.8 M，所述硫化钠的浓度为0.5-1.2 M。
12.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述醋酸锌和硫化钠的体积添加比例相同。
13.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述制备ZnS时，水热反应的条件为：在100-250℃之间反应5-15h。
14.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮。
15.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述旋涂指：室温下利用旋涂机以2000-5000 rpm的速度将含有ZnS的有机溶剂旋涂在氟掺杂二氧化锡底电极上，旋涂时间30-90秒。
16.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述旋涂过程重复3-8次。
17.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述退火的条件为：氮气气氛中，在200-600℃下退火5-15小时。
18.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，通过直流射频溅射的方式将顶电极制备到步骤（3）退火后的MoS2/ZnS双层功能层上。
19.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述顶电极为惰性电极。
20.如权利要求19所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述惰性电极为Au、Ag或Pt电极。
21.如权利要求18所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述直流射频溅射的条件为：氩气环境、温度600-650℃。
22.如权利要求6所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述顶电极的厚度为100-300纳米。
23.如权利要求6-22任一项所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：所述覆有MoS2薄膜的底电极还可以通过以下方法制备：
1）将底电极依次放置于乙醇、丙酮、去离子水中超声清洗；
2）将H2NCSNH2溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；
3）将(NH)6Mo7O24•4H2O和N2H4•4H2O溶液加入到步骤（2）的溶液中，搅拌均匀；
4）将步骤（1）中清洗后的底电极浸入步骤（3）最终得到的溶液中，加热到90-150℃，沉积5-20h，自然冷却到室温，将底电极取出后用去离子水冲洗；
5）将步骤（4）得到的底电极放入含有硫磺粉的密闭石墨盒中，在300-700℃的氮气气氛下退火60-90min，即得覆有MoS2薄膜的底电极。
24.如权利要求6-22任一项所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器的制备方法，其特征在于：在覆有MoS2薄膜的底电极上涂覆ZnS形成涂覆在底电极上的MoS2/ZnS双层功能层的制备方法还可以为：
a)将0.01-0.05 mol无水醋酸锌放于schlenk型烧瓶中，并加入30-50毫升的二苄醚和0.02-0.1 mmol的苄硫醇，在100℃预热，使醋酸锌溶解，然后增加至190℃反应24h，然后冷却至室温，得到前驱体溶液；
b)采用真空过滤法对步骤a)的前驱体溶液进行分离，得到淡黄色沉淀ZnS，并用无水乙醇清洗3-5次，用乙醚清洗1次，真空干燥后研磨成ZnS粉末；
c)将步骤b)得到的ZnS粉末溶于毫升二甲基甲酰胺中，超声处理，得到ZnS分散液，静置后将上清液与沉淀物分离；
d)吸取步骤c）的上清液滴在覆有MoS2薄膜的底电极衬底上，以2000-5000rpm的转速旋涂30-60 min，结束后放置于60-80℃的热板上加热干燥，即得。
25.如权利要求1-5任一项所述的二硫化钼/硫化锌双功能层结构忆阻器和/或如权利要求6-24任一项所述的制备方法在非易失性阻抗存储器中的应用。
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Citations (1)
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