CN110165049B - 一种基于纳流体的界面型忆阻器及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微纳电子技术领域，具体公开了一种基于纳流体的界面型忆阻器及其制备与应用，该界面型忆阻器包括纳米沟道，分别用于容纳第一液体、第二液体的液体沟道；第一液体与第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶，同时，仅有第一液体能够使该纳米沟道对第一液体产生离子选择作用；通过向纳米沟道施加电压，在电场驱动下使纳米沟道内液体界面发生移动使纳米沟道电阻发生变化，或者通过读取电流对应纳米沟道的电阻值，可分别实现忆阻器的写、读功能。本发明利用第一液体、第二液体在纳米沟道中形成的纳流体，利用电场驱动两种不同电导率且互不相溶的溶液在纳米沟道移动，实现电阻变化，构建得到了基于纳流体的界面型忆阻器。
Description
技术领域
本发明属于微纳电子技术领域，更具体地，涉及一种基于纳流体的界面型忆阻器及其制备与应用。该忆阻器是基于两种不同电导率、且互不相溶溶液的纳流体忆阻器，例如基于KCl溶液-离子导体[BMIM][PF6]的纳流体忆阻器；相应的制备与后续应用过程具体可以是先通过微纳工艺制备出纳米级深度、宽度、长度的沟道，并通过在储液池注入两种溶液，然后通过施加电压控制溶液移动从而实现阻变特性。
背景技术
忆阻器(memristor)是除电阻器、电容器、电感器之外的第四种基本无源电子器件。“蔡少棠”最早于1970年代在研究电荷、电流、电压和磁通量之间关系时推断出这种元件的存在,并指出它代表着电荷和磁通量之间的关联。忆阻器具有电阻的量纲,但有着不同于普通电阻的非线性电学性质。忆阻器的阻值会随着流经它的电荷量而发生改变,并且能够在断开电流时保持它的阻值状态。这种电流控制型忆阻系统阻值与施加电压及时间等满足一定的数学关系，然而具有这种数学关系和性质的是一种理想的器件,没能在单一的器件中被发现,所以忆阻器一直被认为是“丟失的器件”。直到2008年,惠普实验室Wi1liams小组提出了可以在单一电子器件中实现忆阻行为的模型。该组科研人员利用双层Ti02薄膜组成一个忆阻器件,通过调节导电前端(由于氧空位的迁移导致的界面移动)调控阻值的变化。
而另一方面，神经突触是人类大脑学习和记忆的最小单元，因此仿生突触器件的实现将有助于人工智能器件的开发。突触的学习功能可由忆阻器的电导可调节性实现，记忆功能可以由忆阻器的非易失性实现。忆阻器因其电学性质类似于神经突触的非线性传输特性,而被广泛应用于仿生突触器件研究领域。
忆阻器模拟神经突触从而实现类脑计算，必须要求其具备优异的可控性(低的器件方差device to device variation、脉冲方差cycle to cycle variation)、阻值渐变性。而目前的固态忆阻器的工作机理为材料相变或电子引发的离子迁移致使电阻的变化从而实现神经突触的功能。对于相变材料来说，需要产生焦耳热来实现晶态非晶态的转化，对电路要求较高，且其低阻晶态到高阻非晶态是一个突变过程；而对于基于离子迁移的阻变材料来说，其导电细丝的形成是一个雪崩过程，且导电细丝的粗细以及生长位置都极其不可控。两者均很难保证神经突触对模拟器件的低方差要求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于纳流体的界面型忆阻器及其制备与应用，其中通过对纳米沟道以及用于传输配合该纳米沟道共同发挥作用的第一液体、第二液体等组件进行改进，利用第一液体、第二液体在纳米沟道中形成的纳流体，并利用电场驱动两种不同电导率且互不相溶的溶液在纳米沟道移动，实现电阻变化，构建得到了基于纳流体的界面型忆阻器，并可进一步实现神经突触的功能。该基于纳流体的实现的界面型忆阻器具有很低的器件方差和循环方差。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，包括纳米沟道、以及分别位于该纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道，所述纳米沟道、所述第一液体沟道与所述第二液体沟道均位于基底上，所述第一液体沟道与所述第二液体沟道两者通过该纳米沟道相连通；其中，
所述第一液体沟道用于容纳第一液体，并且与第一电极相连；
所述第二液体沟道用于容纳第二液体，并且与第二电极相连；
所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；同时，仅有所述第一液体能够与所述纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与所述第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，进一步的对所述第一液体产生离子选择作用；而所述第二液体则无法使所述纳米沟道内壁带电，因而该纳米沟道对所述第二液体不具有离子选择作用；
此外，所述第一电极和所述第二电极则用于向所述纳米沟道施加写电压或读电压，其中，
所述写电压用于向所述纳米沟道的两端施加电场作用，在电场驱动下使所述纳米沟道内所述第一液体与所述第二液体之间的界面发生移动，从而基于所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异使所述纳米沟道电阻发生变化，实现忆阻器的写入功能；
所述读电压用于向所述纳米沟道的两端施加电压，通过读取电流对应所述纳米沟道的电阻值，实现忆阻器的读取功能。
作为本发明的进一步优选，所述纳米沟道的深度为1-100nm，宽度为1-400nm，长度为1-10um；优选的，所述深度为1-60nm，宽度为1-200nm。
作为本发明的进一步优选，所述第一液体沟道具体包括第一微米沟道，以及通过该第一微米沟道相连的至少2个储液池；所述第一微米沟道的深度为1-100um，宽度为1-100um，长度为1-3mm；
所述第二液体沟道具体包括第二微米沟道，以及通过该第二微米沟道相连的至少2个储液池；所述第二微米沟道深度为1-100um，宽度为1-100um，长度为1-3mm。
作为本发明的进一步优选，所述第一电极为1个，这个第一电极设置在与所述第一微米沟道相连的一个储液池内；
所述第二电极为1个，这个第二电极设置在与所述第二微米沟道相连的一个储液池内；
优选的，所述储液池共计4个，分别位于所述基底上表面的四个角。
作为本发明的进一步优选，所述基底为PDMS基底或SiO2基底。
按照本发明的另一方面，本发明提供了制备上述基于纳流体的界面型忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基底上利用微纳电子工艺加工得到纳米沟道，该微纳电子工艺具体包括电子束曝光、显影、等离子体刻蚀、以及后显影；并且，在加工得到的纳米沟道的两端还分别留有至少2毫米的待加工区域，用于制备第一液体沟道与第二液体沟道；
(2)利用紫外光刻机进行套刻制备分别位于纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道，具体操作为：旋涂负性光刻胶，然后在紫外光刻机中对纳米沟道进行对准，套刻曝光，接着使用对应显影液进行显影，等离子体刻蚀，以及后显影，从而完成纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道的制备以及配准；
(3)对加工好纳米沟道、第一液体沟道与第二液体沟道的基底进行PDMS封装，PDMS通过氧等离子体处理与基底键合。
作为本发明的进一步优选，所述基底为PDMS基底或SiO2基底；
所述步骤(3)中，具体是将在与储液池相对应的位置设置有小孔的PDMS板，通过氧等离子体处理激活，然后在显微镜下将该PDMS板对准密封在具有纳米通道、第一液体沟道与第二液体沟道的基底上，键合后完成纳流体芯片制备；键合后，PDMS板上的小孔与基底上的储液池在基底表面所在平面上的投影相重合；更优选的，所述PDMS板的厚度为500μm，小孔的直径为2mm。
作为本发明的进一步优选，所述制备方法还包括步骤：
(4)向纳流体芯片的第一液体沟道和第二液体沟道内分别注入第一液体和第二液体，并将第一电极与第一液体沟道相连，第二电极与第二液体沟道相连；
其中，所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；同时，仅有所述第一液体能够与所述纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与所述第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，进一步的对所述第一液体产生离子选择作用；而所述第二液体则无法使所述纳米沟道内壁带电，因而该纳米沟道对所述第二液体不具有离子选择作用；
优选的，所述第一液体为化合物盐的水溶液，更优选为KCl水溶液或NaCl水溶液；所述第二液体为与水互不相溶的离子导体，更优选为离子导体[BMIM][PF6]。
按照本发明的又一方面，本发明提供了上述基于纳流体的界面型忆阻器的应用方法，其特征在于，该方法具体是向上述基于纳流体的界面型忆阻器的第一液体沟道和第二液体沟道内分别注入第一液体和第二液体，其中，所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；同时，仅有所述第一液体能够与纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与所述第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，进一步的对所述第一液体产生离子选择作用；而所述第二液体则无法使所述纳米沟道内壁带电，因而该纳米沟道对所述第二液体不具有离子选择作用；
然后，利用第一电极和第二电极向纳米沟道施加写电压或读电压，其中，
所述写电压用于向所述纳米沟道的两端施加电场作用，在电场驱动下使所述纳米沟道内所述第一液体与所述第二液体之间的界面发生移动，从而基于所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异使所述纳米沟道电阻发生变化，实现忆阻器的写入；
所述读电压用于向所述纳米沟道的两端施加电压，通过读取电流对应所述纳米沟道的电阻值，实现忆阻器的读取。
作为本发明的进一步优选，所述第一液体为化合物盐的水溶液，更优选为KCl水溶液或NaCl水溶液；所述第二液体为与水互不相溶的离子导体，更优选为离子导体[BMIM][PF6]。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过使用纳米沟道结构，并利用第一液体、第二液体在纳米沟道中形成的纳流体，第一液体与第二液体之间需要满足：①存在电导率上的差异；②二者互不相溶；③仅有第一液体能够与纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与第一液体接触的区域具有离子选择性，从而对第一液体产生离子选择作用；第二液体则无法使纳米沟道具有离子选择性，该纳米沟道对第二液体不具有离子选择作用。这样，纳米沟道结构将能够利用第一液体与第二液体两者之间的电导率不同，实现沟道内的电阻记忆功能。由于纳流体环境非常类似于人体细胞环境且两种溶液界面的移动距离受施加电压调控，通过向纳米沟道施加电压，利用第一液体与第二液体两者之间具有迁移率差异，或者能够在电场驱动下使纳米沟道内液体界面发生移动使纳米沟道电阻发生变化，或者能够通过读取电流对应纳米沟道的电阻值，可分别实现忆阻器的写、读功能，这样通过电压驱动液体移动即可实现界面型忆阻器功能。
以第一液体采用KCl溶液，第二液体采用[BMIM][PF6]离子导体为例，KCl溶液的电导率高，[BMIM][PF6]离子导体溶液的电导率低，并且，KCl溶液将与纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，而对于[BMIM][PF6]离子导体，[BMIM][PF6]离子导体无法使纳米沟道内壁带电，因而纳米沟道对[BMIM][PF6]离子导体不具有离子选择作用(即使纳米沟道的部分区域先与第一液体反应使内壁带电、具有离子选择性，后面第二液体因为外界作用移动到了这一区域，由于纳米沟道脱离第一液体的水环境会因为固液反应的逆过程失去电荷，因而该纳米沟道对第二液体仍不具有离子选择作用；其中，固液反应为可逆反应)，这样，由于纳米沟道仅对于KCl溶液的离子选择性，沟道内大部分是阳离子-钾离子。在电压驱动下，大量钾离子移动产生摩擦力带动液体流动(这种现象被称为电渗流)，从而实现第一液体与第二液体的界面移动。而纳流体装置整体电阻可看作第一液体电阻与第二液体电阻串联，界面移动会导致整体电阻变化。另外，[BMIM][PF6]离子导体还具有粘滞系数大的特点，与纳米沟道的摩擦力大，能保证忆阻器具有很好的稳定性。
采用纳米沟道作为两个溶液的环境不仅由于其高表面比(表面积/体积)致使其离子选择性从而产生明显的电渗流；而且由于其截面积小会导致高电阻从而实现神经突触的低能耗。本发明还优选将纳米沟道的形状参数控制为深度1-100nm、宽度1-400nm、长度1-10um，纳米沟道的长度更优选大于1个微米，如此设置，电场驱动下纳米沟道内第一液体与第二液体之间的界面移动能够更加灵敏的反应在整体纳米沟道电阻的变化上。
本发明还通过优选设计深度不同于纳米沟道的微米沟道，利用微米沟道连通储液池，能够防止PDMS在纳米沟道的塌陷。为了构建稳定的、防塌陷的纳米沟道器件(PDMS软体材料，容易塌陷从而堵住纳米沟道)，本发明设计了第一微米沟道和第二微米沟道(第一微米沟道和第二微米沟道可以分别位于纳米沟道两侧)，并优选将第一微米沟道、第二微米沟道控制为深度为1-100um，宽度为1-100um，长度为1-3mm，微米沟道所占面积小，旁边的基底可以支撑整体PDMS不塌陷，且微米沟道对纳米沟道的离子输运性能影响很小，非常适用。
本发明基于两种不相容液体在电压作用下发生移动实现了界面型忆阻器功能，并表现出许多优异的性能，包括渐变特性、循环稳定性、时间保持性等等。本发明由于其优异的电阻可塑性以及类似于细胞离子通道的纳米沟道设计使得其成为仿生神经突触的有力候选者。
另一方面，本发明可以采用特定的制备方法制备上述基于纳流体的界面型忆阻器，使用标准微电子以及电子束曝光等工艺制备得到纳米沟道，接着再套刻制备纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道的制备以及配准腔室，制得的纳流体忆阻器具有很好的可控性(低方差)以及阻值渐变性。
总体说来，本发明具有以下有益效果：
1)本发明中通过不同电导率的溶液在纳流体装置中的移动实现了记忆电阻的功能。
2)采用纳米沟道作为两个溶液的环境不仅由于其高表面比(表面积/体积)致使其离子选择性从而产生明显的电渗流；而且由于其截面积小会导致高电阻从而实现神经突触的低能耗。
3)溶液移动受电压驱动，理论上可以实现完全可控的电阻变化，器件的方差很小。
4)本发明优选采用的[BMIM][PF6]离子导体作为低电导率溶液(配合KCl溶液等化合物盐的水溶液作为高电导率溶液)，因为[BMIM][PF6]离子导体粘滞系数大，与纳米沟道的摩擦力大，能进一步保证忆阻器具有很好的稳定性。
附图说明
图1是本发明的纳流体忆阻器的器件结构图。
图2是纳流体器件作为忆阻器的原理示意图。
图3是使用半导体测试仪B1500A测试本发明所得界面型忆阻器的发电性能的电流-电压特性图。
图4是本发明所制备的器件的阻变特性测试图，set电压为4V，reset电压为-10V，读电压为1V，脉冲宽度都是500ms。
图5是器件的脉冲方差测试图。一个周期(即200个写电压)内施加100个set电压脉冲接着输入100个reset电压脉冲。
图6是纳流体忆阻器的电阻保持特性图。
图1中各附图标记的含义如下：0为硅片，1为纳米沟道，2为微米沟道，3为储液池，4为Ag/AgCl掺比电极，5为聚二甲基硅氧烷(PDMS)板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本发明中纳流体忆阻器，左右两端设置储液池，同一端上的两个储液池连有微米沟道连通，所述两个微米沟道之间设置纳米沟道，可以利用微纳电子工艺加工出连通微米沟道的纳米沟道。
在装置的左边储液池施加KCl溶液(KCl溶液的浓度例如可以为100mM)，右边储液池施加离子导体[BMIM][PF6]，由于纳米沟道在与KCl溶液相互作用下将对KCl溶液具有离子选择性，沟道内大部分是阳离子-钾离子。在电压驱动下，大量钾离子移动产生摩擦力带动液体流动(这种现象被称为电渗流)，从而实现KCl溶液与离子导体的界面移动。而纳流体装置整体电阻可看做第一液体电阻与第二液体电阻串联，界面移动会导致整体电阻变化。
该纳流体忆阻器可以采用包括以下步骤的加工方法：
1)纳米沟道的制备：如图1所示，设计加工出纳流体忆阻器的纳米沟道1，纳米沟道是在硅片0上由微纳电子工艺(Micro-nano electronic technology)加工完成，包括电子束曝光、显影、ICP刻蚀，后显影，制备出深度为1-100nm，宽度为1-400nm，长度为1-10um的SiO2沟道(市售商业硅片的上表面存在SiO2层，当然也可以直接采用纯SiO2基底替代硅片；以硅片为代表的SiO2基底能够与CMOS工艺兼容，便于后续制备工艺处理)。所述纳米沟道两端留有2毫米待加工区域，用于制备微米沟道以及储液池；
单个储液池的形状参数可以采用如下设置：直径为2mm深度为1mm的圆柱；
2)微米沟道与储液池的制备：利用紫外光刻机(MJB4)进行套刻制备纳米沟道两端的微米沟道2以及储液池3加工，具体操作为：旋涂负性光刻胶，然后用MJB4紫外光刻机中对纳米沟道进行对准，套刻曝光，接着使用专用显影液进行显影，完成纳米沟道两端的微米沟道的制备以及配准；装置四角的储液池的制备；
3)装置的封装与注液：制备了一个带有4个直径为2mm孔的500μm厚的聚二甲基硅氧烷(PDMS)板5，然后在显微镜下将PDMS对准密封在纳米通道芯片上(孔与储液池对准连接)，完成纳流体芯片制备。
在装置的左边储液池施加KCl溶液，右边储液池施加离子导体[BMIM][PF6]。如图2所示，纳米沟道壁面与KCl接触时会发生固液反应产生负表面电荷，从而形成离子选择性；而在离子导体一侧没有发生反应从而不会产生离子选择性。由于纳米沟道的离子选择性，沟道内大部分是阳离子-钾离子。在电压驱动下，大量钾离子移动产生摩擦力带动液体流动(电渗流)，从而实现KCl溶液与离子导体的界面移动。而纳流体装置整体电阻可看作第一液体电阻与第二液体电阻串联，界面移动会导致整体电阻变化。
对本实施例制备纳流体忆阻器进行电流电压测试，其电流-电压特性曲线如图3所示，其中施加电压时均离子导体一侧的电极接地。
图4为本实施例制备纳流体忆阻器的阻变性能的测试图：在另外两个孔的电极上施加一个写电压(4V或-10V，500ms)加一个读电压(1V，500ms)100次。其中左侧为连续增强，右侧为连续抑制，可以看出改忆阻器的多阻值特性良好。其中，4V的写电压，对应着器件的set电压；-10V的写电压，对应着器件的reset电压。当然，读写电压的具体幅值也可根据所选溶液的具体种类、纳米沟道的具体参数灵活调整，例如，可以采用2～6V的电压作为set电压，可以采用-8～-20V的电压作为reset电压，读写脉冲宽度除了500ms外，例如还可以为200ms～1000ms范围内的其他值。
图5为本实施例制备纳流体忆阻器的抗疲劳特性图，器件经过多个阻态之间连续切换800次以上，仍然可以正常工作。读电压与写电压与图4一致。
图6为本实施例制备纳流体忆阻器的时间保持性测试图。
除了上述实施例所采用的KCl溶液、[BMIM][PF6]离子导体外，还可以采用其他化合物盐的水溶液(如NaCl溶液、NaAc溶液等)作为第一液体，其他离子导体作为第二液体，只要第一液体与第二液体之间：①存在电导率上的差异；②二者互不相溶；③仅有第一液体能够与纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与第一液体接触的区域具有离子选择性，从而对第一液体产生离子选择作用；第二液体则无法使纳米沟道具有离子选择性，该纳米沟道对第二液体不具有离子选择作用。
除图1所示的储液池四角设置外(图1所示为在纳米沟道两侧采用微米沟道连通储液池)，储液池的设置位置也可以灵活调整，例如，一个角两个、另一个角两个。除上述实施例中所描述的具体设置外，电极的数量也可以增加，例如与同一微米沟道相连的电极可以是多个，储液池的数量也可以相应增加；储液池的数量也可以单独增加，例如在微米沟道中间再增设储液池等。另外，除了上述实施例中所采用的硅衬底(对应SiO2基底)外，本发明还可以采用PDMS基底，相应制备方法工艺步骤流程相同。本发明所采用的等离子体刻蚀，具体可以是感应耦合等离子体刻蚀(Inductively CoupledPlasma Etch，ICPE)。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，包括纳米沟道、以及分别位于该纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道，所述纳米沟道、所述第一液体沟道与所述第二液体沟道均位于基底上，所述第一液体沟道与所述第二液体沟道两者通过该纳米沟道相连通；其中，
所述第一液体沟道用于容纳第一液体，并且与第一电极相连；
所述第二液体沟道用于容纳第二液体，并且与第二电极相连；
所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；同时，仅有所述第一液体能够与所述纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与所述第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，进一步的对所述第一液体产生离子选择作用；而所述第二液体则无法使所述纳米沟道内壁带电，因而该纳米沟道对所述第二液体不具有离子选择作用；
此外，所述第一电极和所述第二电极则用于向所述纳米沟道施加写电压或读电压，其中，
所述写电压用于向所述纳米沟道的两端施加电场作用，在电场驱动下使所述纳米沟道内所述第一液体与所述第二液体之间的界面发生移动，从而基于所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异使所述纳米沟道电阻发生变化，实现忆阻器的写入功能；
所述读电压用于向所述纳米沟道的两端施加电压，通过读取电流对应所述纳米沟道的电阻值，实现忆阻器的读取功能。
2.如权利要求1所述基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，所述纳米沟道的深度为1-100nm，宽度为1-400nm，长度为1-10um。
3.如权利要求2所述基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，所述纳米沟道的深度为1-60nm，宽度为1-200nm。
4.如权利要求1所述基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，所述第一液体沟道具体包括第一微米沟道，以及通过该第一微米沟道相连的至少2个储液池；所述第一微米沟道的深度为1-100um，宽度为1-100um，长度为1-3mm；
所述第二液体沟道具体包括第二微米沟道，以及通过该第二微米沟道相连的至少2个储液池；所述第二微米沟道深度为1-100um，宽度为1-100um，长度为1-3mm。
5.如权利要求4所述基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，所述第一电极为1个，这个第一电极设置在与所述第一微米沟道相连的一个储液池内；
所述第二电极为1个，这个第二电极设置在与所述第二微米沟道相连的一个储液池内；
所述储液池共计4个，分别位于所述基底上表面的四个角。
6.如权利要求1所述基于纳流体的界面型忆阻器，其特征在于，所述基底为PDMS基底或SiO2基底。
7.制备如权利要求1－6任意一项所述基于纳流体的界面型忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基底上利用微纳电子工艺加工得到纳米沟道，该微纳电子工艺具体包括电子束曝光、显影、等离子体刻蚀、以及后显影；并且，在加工得到的纳米沟道的两端还分别留有至少2毫米的待加工区域，用于制备第一液体沟道与第二液体沟道；
(2)利用紫外光刻机进行套刻制备分别位于纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道，具体操作为：旋涂负性光刻胶，然后在紫外光刻机中对纳米沟道进行对准，套刻曝光，接着使用对应显影液进行显影，等离子体刻蚀，以及后显影，从而完成纳米沟道两端的第一液体沟道与第二液体沟道的制备以及配准；
(3)对加工好纳米沟道、第一液体沟道与第二液体沟道的基底进行PDMS封装，PDMS通过氧等离子体处理与基底键合。
8.如权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述基底为PDMS基底或SiO2基底；
所述步骤(3)中，具体是将在与储液池相对应的位置设置有小孔的PDMS板，通过氧等离子体处理激活，然后在显微镜下将该PDMS板对准密封在具有纳米通道、第一液体沟道与第二液体沟道的基底上，键合后完成纳流体芯片制备；键合后，PDMS板上的小孔与基底上的储液池在基底表面所在平面上的投影相重合。
9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述PDMS板的厚度为500μm，小孔的直径为2mm。
10.如权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤：
(4)向纳流体芯片的第一液体沟道和第二液体沟道内分别注入第一液体和第二液体，并将第一电极与第一液体沟道相连，第二电极与第二液体沟道相连；
其中，所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；同时，仅有所述第一液体能够与所述纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与所述第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，进一步的对所述第一液体产生离子选择作用；而所述第二液体则无法使所述纳米沟道内壁带电，因而该纳米沟道对所述第二液体不具有离子选择作用。
11.如权利要求10所述制备方法，其特征在于，所述第一液体为化合物盐的水溶液；所述第二液体为与水互不相溶的离子导体。
12.如权利要求11所述制备方法，其特征在于，所述第一液体为KCl水溶液或NaCl水溶液；所述第二液体为离子导体[BMIM][PF6]。
13.如权利要求1－6任意一项所述基于纳流体的界面型忆阻器的应用方法，其特征在于，该方法具体是向上述基于纳流体的界面型忆阻器的第一液体沟道和第二液体沟道内分别注入第一液体和第二液体，其中，所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；同时，仅有所述第一液体能够与纳米沟道内壁之间发生固液反应，使该纳米沟道与所述第一液体接触的区域带电，从而具有离子选择性，进一步的对所述第一液体产生离子选择作用；而所述第二液体则无法使所述纳米沟道内壁带电，因而该纳米沟道对所述第二液体不具有离子选择作用；
然后，利用第一电极和第二电极向纳米沟道施加写电压或读电压，其中，
所述写电压用于向所述纳米沟道的两端施加电场作用，在电场驱动下使所述纳米沟道内所述第一液体与所述第二液体之间的界面发生移动，从而基于所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异使所述纳米沟道电阻发生变化，实现忆阻器的写入；
所述读电压用于向所述纳米沟道的两端施加电压，通过读取电流对应所述纳米沟道的电阻值，实现忆阻器的读取。
14.如权利要求13所述应用方法，其特征在于，所述第一液体为化合物盐的水溶液；所述第二液体为与水互不相溶的离子导体。
15.如权利要求14所述应用方法，其特征在于，所述第一液体为KCl水溶液或NaCl水溶液；所述第二液体为离子导体[BMIM][PF6]。
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