CN112054120A - 一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极。通过该制备方法得到的导电细丝可调控的电阻存储器薄膜，可以达到对导电细丝的生成、迁移以及复合的调控，从而进一步提高电阻存储器的阻变性能。
Description
技术领域
本发明属于微电子薄膜材料技术领域，尤其是涉及一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法。
背景技术
氧化锆薄膜电阻存储器材料具有超低稳定的操作电压、与传统CMOS工艺完全兼容、极低功耗、超快开关速度、高密度多值存储、可嵌入性能强等诸多优点，作为基于新物理机理的新型器件已经成为下一代非挥发存储器中最重要的材料之一。
在电阻式薄膜的材料微结构设计研究中，采用在氧化锆薄膜内部插入一层或多层插层，可以达到对导电细丝的生成、迁移以及复合的调控，从而进一步提高电阻存储器的阻变性能。目前在电阻转变材料的研究中也是一项重要的研究课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，以进一步提高电阻存储器的阻变性能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极。
本发明的技术方案，还具有以下特点：
氧化锆薄膜的制备方法如下：以四丁醇锆为起始原料、苯甲酰丙酮为化学修饰剂、无水乙醇为溶剂配制氧化锆溶胶，四丁醇锆：苯甲酰丙酮的摩尔比为1：(0.1-0.2)，四丁醇锆：无水乙醇的体积比为1:(20-25)，采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在镀有底电极的单晶硅基板上制备氧化锆凝胶薄膜。
氧化铟掺锡纳米格点阵列制备方法如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜直至目标膜厚。
在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，于200℃-250℃下在烘干箱内烘干15min-20min，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜，经过在氧气气氛下于450℃-500℃热处理后，冷却至室温，再采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜上继续制备氧化锆凝胶薄膜。
在氧化锆薄膜内部插入多层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：依次重复在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列的方法。
所述顶电极和底电极均为Pt电极。
本发明的有益效果是：(1)本发明一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其工艺简单、设备低廉、成本低，制得的插入一层或多层微细加工后的氧化铟掺锡(ITO)插层氧化锆薄膜，微细加工工艺简单，工作层薄膜质量高；(2)本发明一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，电阻反转特性具有可控，器件的电学性能更加优异。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法制备一层纳米插层位置示意图；
图2是本发明的一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法制备两层纳米插层位置示意图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1和图2所示，本发明的一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极；其中：
氧化锆薄膜的制备方法如下：以四丁醇锆为起始原料、苯甲酰丙酮为化学修饰剂、无水乙醇为溶剂配制氧化锆溶胶，四丁醇锆：苯甲酰丙酮的摩尔比为1：(0.1-0.2)，四丁醇锆：无水乙醇的体积比为1:(20-25)，采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在镀有底电极的单晶硅基板上制备氧化锆凝胶薄膜；
氧化铟掺锡纳米格点阵列制备方法如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜；
在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，于200℃-250℃下在烘干箱内烘干15min-20min，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜，经过在氧气气氛下于450℃-500℃热处理后，冷却至室温，再采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜上继续制备氧化锆凝胶薄膜直至目标膜厚；
在氧化锆薄膜内部插入多层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：依次重复在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列的方法。
本发明可以对氧空位的浓度、分布以及氧空位浓度梯度进行调控。可以采用X射线光电子能谱(XPS)进行氧空位的测量，通过测量氧元素光电子的束缚能(binding energy)来进行元素的定性和定量分析。O1s峰由三部分组成：530.15,531.25和532.40e V，其中531.25e V位置的部分常代表氧空位，根据光电子峰的积分面积就可以计算得到氧空位浓度。
对氧空位在插入ITO纳米阵列氧化锆阻变工作层中分布情况进行测量。采用XPS带有的Ar离子原位刻蚀附件，从顶电极到底电极对整个器件进行纵向上的元素分布。每刻蚀一个位置并对O1s沿电场分布方向上的变化规律进行测量，通过计算峰位为531.25e V的O1s峰在这三种氧峰(530.15,531.25和532.40e V)中所占的摩尔比，即可明晰ITO纳米阵列插层对阻变薄膜中氧空位的分布及浓度梯度，结合插层位置进行还原模拟并明晰ITO纳米阵列层对氧空位细丝调控的作用。
实施例1
本发明的一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极；其中：
氧化锆薄膜的制备方法如下：以四丁醇锆为起始原料、苯甲酰丙酮为化学修饰剂、无水乙醇为溶剂配制氧化锆溶胶，四丁醇锆：苯甲酰丙酮的摩尔比为1：0.1，四丁醇锆：无水乙醇的体积比为1:20，采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在镀有底电极的单晶硅基板上制备氧化锆凝胶薄膜；
氧化铟掺锡纳米格点阵列制备方法如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜；
在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，于200℃下在烘干箱内烘干15min，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜，经过在氧气气氛下于450℃热处理后，冷却至室温，再采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜上继续制备氧化锆凝胶薄膜直至目标膜厚；
在氧化锆薄膜内部插入多层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：依次重复在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列的方法。
实施例2
本发明的一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极；其中：
氧化锆薄膜的制备方法如下：以四丁醇锆为起始原料、苯甲酰丙酮为化学修饰剂、无水乙醇为溶剂配制氧化锆溶胶，四丁醇锆：苯甲酰丙酮的摩尔比为1：0.15)，四丁醇锆：无水乙醇的体积比为1:23，采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在镀有底电极的单晶硅基板上制备氧化锆凝胶薄膜；
氧化铟掺锡纳米格点阵列制备方法如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜；
在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，于225℃下在烘干箱内烘干17min，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜，经过在氧气气氛下于475℃热处理后，冷却至室温，再采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜上继续制备氧化锆凝胶薄膜直至目标膜厚；
在氧化锆薄膜内部插入多层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：依次重复在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列的方法。
实施例3
本发明的一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极；其中：
氧化锆薄膜的制备方法如下：以四丁醇锆为起始原料、苯甲酰丙酮为化学修饰剂、无水乙醇为溶剂配制氧化锆溶胶，四丁醇锆：苯甲酰丙酮的摩尔比为1：0.2，四丁醇锆：无水乙醇的体积比为1:25，采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在镀有底电极的单晶硅基板上制备氧化锆凝胶薄膜；
氧化铟掺锡纳米格点阵列制备方法如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜；
在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，于250℃下在烘干箱内烘干20min，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜，经过在氧气气氛下于500℃热处理后，冷却至室温，再采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜上继续制备氧化锆凝胶薄膜直至目标膜厚；
在氧化锆薄膜内部插入多层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：依次重复在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列的方法。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其特征在于，在氧化锆薄膜内部插入一层或多层氧化铟掺锡纳米格点阵列，并在氧化锆薄膜的两端分别加工底电极和顶电极。
2.根据权利要求1所述的导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其特征在于，氧化锆薄膜的制备方法如下：以四丁醇锆为起始原料、苯甲酰丙酮为化学修饰剂、无水乙醇为溶剂配制氧化锆溶胶，四丁醇锆：苯甲酰丙酮的摩尔比为1：(0.1-0.2)，四丁醇锆：无水乙醇的体积比为1:(20-25)，采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在镀有底电极的单晶硅基板上制备氧化锆凝胶薄膜。
3.根据权利要求1所述的导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其征在于，氧化铟掺锡纳米格点阵列制备方法如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜。
4.根据权利要求1所述的导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其特征在于，在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：采用浸渍-提拉法使用氧化铟掺锡溶胶制备氧化铟掺锡凝胶薄膜，于200℃-250℃下在烘干箱内烘干15min-20min，采用双光束激光干涉法制备氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜，经过在氧气气氛下于450℃-500℃热处理后，冷却至室温，再采用浸渍-提拉法使用氧化锆溶胶在氧化铟掺锡纳米阵列凝胶薄膜上继续制备氧化锆凝胶薄膜。
5.根据权利要求4所述的导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其特征在于，在氧化锆薄膜内部插入多层氧化铟掺锡纳米格点阵列具体如下：依次重复在氧化锆薄膜内部插入一层氧化铟掺锡纳米格点阵列的方法。
6.根据权利要求1所述的导电细丝可调控的电阻存储器薄膜制备方法，其特征在于，所述顶电极和底电极均为Pt电极。
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|---|---|---|---|---|
| CN1599024A (zh) * | 2004-07-30 | 2005-03-23 | 西安理工大学 | 锡掺杂的氧化铟薄膜及微细图形制备工艺 |
| CN101882628A (zh) * | 2009-05-06 | 2010-11-10 | 中国科学院微电子研究所 | 一种用于交叉阵列结构存储器的整流器件 |
| CN103094477A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-08 | 西安理工大学 | 氧化锆电阻存储器薄膜制备方法及其阻变特性的测试方法 |
| CN108793766A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-13 | 西安理工大学 | 一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜及其制备方法 |
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| CN111479458A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 江苏师范大学 | 一种基于层状倾斜ito纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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| SEUNGHYUN HA等: ""Effect of Annealing environment on the performance of sol-gel-processed ZrO2 RRAM\"", 《ELECTRONICS》, vol. 8, no. 947, pages 1 - 8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112054120B (zh) | 2024-03-19 |
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