CN113675336A - 忆阻器制备方法、忆阻器及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种忆阻器制备方法、忆阻器及设备，其中，忆阻器制备方法包括：根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极；在第一电极的表面上设置介质层，其中，介质层为Bi2O2Se层；将第二电极转移至介质层远离第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器。本申请的忆阻器制备方法制备得到的忆阻器，能够降低忆阻器的面积，更利于集成度和兼容性的提高，并且，通过本申请制备方法制备得到的忆阻器具备单极性导电窗口。
Description
技术领域
本申请涉及材料应用技术领域，尤其涉及一种忆阻器制备方法、忆阻器及设备。
背景技术
受人类大脑和生物神经网络的启发，神经形态技术将是下一代高性能计算的基础，有望实现低功耗复杂功能计算。忆阻器作为四种基本电子元器件之一，具有独特的“记忆”功能，它是实现神经形态计算技术的重要部件和媒介，可应用于人造神经网络突触、信息存储和机器学习等重要领域。近年来，随着对电子器件智能化和柔性化需求的提高，对忆阻器也提出了节能、柔性、高集成度和多功能于一身等性能的新要求。
二维材料具有超薄厚度、带隙可调等独特优势，是构筑新一代忆阻器的理想基础材料之一。相对于传统块体材料，二维材料作为阻变活性层为器件结构布局和功能化设计提供了极大的方便和可能，相关的忆阻器具有较高的开关比，还兼具更低的功耗和更好的力学性质。目前，研究人员已实现了包括半金属性、半导体性和绝缘性在内的、具有不同电学特性的各种二维材料的可控制备。选择合适的二维材料构筑忆阻器实现新功能是该领域的重要研究课题。
相关技术中的忆阻器存在器件尺寸较大的缺点，不利于提高忆阻器的集成度和兼容性，不便于在集成电子学中的广泛应用。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种忆阻器制备方法，能够降低忆阻器的面积，更利于集成度和兼容性的提高，并且，通过本申请制备方法制备得到的忆阻器具备单极性导电窗口。
本申请还提出一种忆阻器。
本申请还提出一种具有上述忆阻器的设备。
根据本申请的第一方面实施例的忆阻器制备方法，包括：
根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极；
在所述第一电极的表面上设置介质层，其中，所述介质层为Bi2O2Se层；
将所述第二电极转移至所述介质层远离所述第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器。
根据本申请实施例的忆阻器制备方法，至少具有如下有益效果：通过将第一电极作为基底，在第一电极的表面上设置Bi2O2Se层，然后将第二电极转移至Bi2O2Se层远离第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器，提高了忆阻器在集成电子器件应用中的集成度和兼容性。
根据本申请的一些实施例，所述在所述第一电极的表面上设置介质层，包括：
通过预设薄膜制备工艺制备二维的所述介质层；
将制备好的所述介质层转移至所述第一电极的表面上；
所述预设薄膜制备工艺，包括以下薄膜制备方式中的至少一种：
气-固沉积法、化学气相沉积法、微机械剥离法。
根据本申请的一些实施例，所述根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极，包括：
根据与所述预设导电材料对应的电极制备方法制备所述第一电极、第二电极；
其中，所述对应的电极制备方法包括以下电极制备方式中的至少一种：
电子束蒸镀、热蒸镀、磁控溅射或扫描探针技术。
根据本申请的一些实施例，在所述第一电极的表面上设置介质层，包括：
通过预设转移方法将所述介质层转移至所述第一电极的表面上；
所述预设转移方法包括以下转移方法中的至少一种：
PMMA辅助转移法、PDMS辅助转移法。
根据本申请的一些实施例，所述预设导电材料包括以下任意一种或多种：
Cu、Ag、Au、Ti、Cr、Ti3C2、石墨烯。
根据本申请的一些实施例，所述预设导电材料还包括以下任意一种或多种：
重掺杂金刚石、重掺杂硅片。
根据本申请的第二方面实施例的忆阻器，所述忆阻器由如第一方面实施例中任意一项所述忆阻器制备方法制备得到；
所述忆阻器包括：
基底层，所述基底层为第一电极，所述第一电极根据预设导电材料制备得到；
介质层，所述介质层设置于所述基底层的表面上，其中，所述介质层为Bi2O2Se层；
顶层，所述顶层为第二电极，所述第二电极根据所述预设导电材料制备得到，所述顶层设置于所述介质层远离所述基底层一侧的表面上。
根据本申请实施例的忆阻器，至少具有如下有益效果：通过将第一电极作为基底，在第一电极的表面上设置Bi2O2Se层，然后将第二电极转移至Bi2O2Se层远离第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器，提高了忆阻器在集成电子器件应用中的集成度和兼容性。
根据本申请的一些实施例，所述Bi2O2Se包括单晶、多晶或连续薄膜中的至少一种；
所述Bi2O2Se层的边长范围为：1μm-1mm。
根据本申请的一些实施例，所述Bi2O2Se层的厚度范围为：0.6-500nm。
根据本申请第三方面实施例的设备，包括如第二方面实施例中任意一项所述的忆阻器。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：
图1为本申请实施例提供的忆阻器制备方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的忆阻器制备方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的忆阻器制备方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的忆阻器制备方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的忆阻器的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的二维Bi2O2Se层在光学显微镜下的示意图；
图7为本申请实施例提供的二维Bi2O2Se层的拉曼光谱图；
图8为本申请实施例中二维Bi2O2Se层的拉曼面成像图；
图9为本申请实施例提供的忆阻器的电流-电压特性曲线图；
图10为本申请实施例提供的忆阻器的电流-电压特性曲线图；
图11为本申请实施例提供的忆阻器的电流-电压特性曲线图；
图12为本申请实施例提供的忆阻器的电流-电压特性曲线图；
图13为本申请实施例提供的忆阻器的电流-电压特性曲线图。
附图标记：100、顶层；200、介质层；300、基底层。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
二维半导体Bi2O2Se材料具有与硅相当的带隙、高电子迁移率和优异的空气稳定性，在高性能纳米电子器件中具有广阔的应用前景。除高性能光电探测器、化学传感器及直接构建介电/半导体(Bi2SeO5/Bi2O2Se)结构相关的功能器件外，近年来Bi2O2Se作为活性材料也被用于构筑超薄、高速和低功耗三端忆阻器，其兼具短期和长期可塑性，是用于高度动态神经形态计算的理想忆阻器平台之一(如：Truly Concomitant and IndependentlyExpressed Short-and Long-Term Plasticity in a Bi2O2Se-Based Three-TerminalMemristor.Adv.Mater.2019,31,1805769)。由此可知，Bi2O2Se忆阻器是未来集成二维电子学的重要组成部分。
参照图1，第一方面，本申请提出一种忆阻器制备方法，包括但不限于步骤S100、步骤S200和步骤S300。
步骤S100：根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极；
步骤S200：在第一电极的表面上设置介质层，其中，介质层为Bi2O2Se层；
步骤S300：将第二电极转移至介质层远离第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器。
在本申请实施例中，将第一电极作为基底，在第一电极的表面上设置介质层，然后将第二电极转移至介质层远离第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器，其中，介质层为Bi2O2Se层。
通过这样设置，在垂直方向形成第一电极、介质层和第二电极的三明治结构，降低了忆阻器的面积，相较于基于二维Bi2O2Se在微米尺度下水平方向上电子输运特性的忆阻器，本申请制备得到的忆阻器，是基于其平面外方向上电学性质而构建的，提高了忆阻器在集成电子器件应用中的集成度和兼容性，并且，本申请制备得到的忆阻器具备单极性导电窗口，以便于该忆阻器作为选择器使用时，降低垂直结构电子器件的漏电流。
参照图2，在本申请的一些实施例中，步骤“在第一电极的表面上设置介质层”包括但不限于步骤S210和步骤S220。
步骤S210：通过预设薄膜制备工艺制备二维的介质层；
步骤S220：将制备好的介质层转移至第一电极的表面上。
其中，预设薄膜制备工艺，包括以下薄膜制备方式中的至少一种：
气-固沉积法、化学气相沉积法、微机械剥离法。
气-固沉积法、化学气相沉积法、微机械剥离法均为薄膜制作工艺中的一种，本申请的二维Bi2O2Se层由以上薄膜制备工艺中任意一种制备得到。
化学气相沉积法制备得到二维Bi2O2Se层的纯度高、致密性好、残余应力小、结晶良好的薄膜镀层。微机械剥离法制备得到的二维Bi2O2Se层具有缺陷少，表面平整，迁移率高的特点。气-固沉积法为物理气相沉积法中的其中一种。
参照图3，在本申请的一些实施例中，步骤“根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极”包括但不限于步骤S110。
步骤S110：根据与预设导电材料对应的电极制备方法制备第一电极、第二电极。
其中，对应的电极制备方法包括以下电极制备方式的至少一种：
电子束蒸镀、热蒸镀、磁控溅射或扫描探针技术。
在本申请中，忆阻器为垂直方向上的类三明治结构，因此，第一电极、第二电极也应当为薄膜。电子束蒸镀、热蒸镀、磁控溅射、扫描探针技术为沉积薄膜的一种技术，本申请采取至少一种即可。
电子束蒸镀是利用加速电子轰击镀膜材料，电子的动能转换成热能使镀膜材料加热蒸发，并成膜。电子束蒸镀制备得到的第一电极和第二电极纯度较高、蒸镀的速率更高。
热蒸镀是用于沉积薄膜的一种技术，源材料在真空腔中被电子束或者电阻丝加热蒸发成气态，气态的源材料会直接粘附在置于原材料上侧的衬底上，而不会与背景气氛碰撞，在本申请中源材料为预设导电材料。
磁控溅射的工作原理是指电子在电场的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。
参照图4，在本申请的一些实施例中，步骤“第一电极的表面上设置介质层”包括步骤S230。
步骤S230：通过预设转移方法将介质层转移至第一电极的表面上。
其中，预设转移方法包括以下转移方法中的至少一种：
PMMA辅助转移法、PDMS辅助转移法。
PMMA辅助转移法(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)指的是，以PMMA为转移介质的基体刻蚀法。其主要流程为：先在金属基体上生长的二维材料表面用匀胶机旋涂PMMA膜，加热使其固化，随后置入刻蚀溶液中将金属基体刻蚀，PMMA作为转移介质在此时也起到了保护二维材料的作用，最后烘干，将二维材料/PMMA的复合体置于目标基体上，用丙酮清洗去除PMMA，即完成了转移。在本申请中，在生长在金属基体上的二维Bi2O2Se表面用匀胶机旋涂PMMA膜，加热使其固化，随后置入刻蚀溶液中将金属基体刻蚀，最后烘干，再将二维Bi2O2Se/PMMA的复合体置于第一电极上，用丙酮清洗去除PMMA，即完成了转移。
PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)辅助转移法指的是，基于PDMS的粘弹性，将二维材料直接剥离到PDMS上，然后将PDMS翻转，利用转移台精确对准，使PDMS上的二维材料与目标基体贴合，最后缓慢抬起PDMS完成转移。在本申请中，将二维Bi2O2Se直接剥离到PDMS上，然后将PDMS翻转，利用转移台精确对准，使PDMS上的二维Bi2O2Se与第一电极贴合，最后缓慢抬起PDMS完成转移。
在本申请的一些实施例中，预设导电材料包括以下任意一种或多种：
Cu、Ag、Au、Ti、Cr、Ti3C2、石墨烯、重掺杂金刚石、重掺杂硅片。
在本申请中，预设导电材料为以上任意一种或多种，或直接设置为其他金属性的导电材料。
参照图5，第二方面，,本申请的一些实施例还提出一种忆阻器，该忆阻器由第一方面实施例中任意一项实施例中的忆阻器制备方法制备得到；忆阻器包括：基底层300、介质层200和顶层100。
基底层300为第一电极，第一电极根据预设导电材料制备得到；
介质层200设置于基底层300的表面上，其中，介质层200为Bi2O2Se层；
顶层100为第二电极，第二电极根据预设导电材料制备得到，顶层100设置于介质层200远离基底层300一侧的表面上。
参照图6、图7和图8，图6为本申请实施例中二维Bi2O2Se层在光学显微镜下照片，图7为本申请实施例中二维Bi2O2Se层的拉曼光谱图，图8为本申请实施例中二维Bi2O2Se层的拉曼面成像图。图6至图8表明，本申请实施例的二维Bi2O2Se层具有高质量和均匀的结构。
本申请实施例的忆阻器，在垂直方向形成第一电极、介质层200和第二电极的三明治结构，降低了忆阻器的面积，相较于基于二维Bi2O2Se在微米尺度下水平方向上电子输运特性的忆阻器，本申请制备得到的忆阻器，是基于其平面外方向上电学性质而构建的，提高了忆阻器在集成电子器件应用中的集成度和兼容性，并且，本申请制备得到的忆阻器具备单极性导电窗口，以便于该忆阻器作为选择器使用时，降低垂直结构电子器件的漏电流。
在本申请的一些实施例中，Bi2O2Se包括单晶、多晶或连续薄膜中的至少一种；
Bi2O2Se层的边长范围为：1μm-1mm。
在本申请的一些实施例中，Bi2O2Se层的厚度范围为：0.6-500nm。
本申请实施例中的Bi2O2Se的边长为目前技术所能达到的极限值，Bi2O2Se的厚度为能够实现本申请忆阻器相关特性的极限值。
下面通过几个具体的实施例对本申请制备得到的忆阻器进行详细说明，需要理解的是，以下实施例仅仅是为了详细说明本申请制备得到的忆阻器，而不能理解为对本申请的具体限制。
实施例1
参照图5和图9，在本实施例中，将厚度为70nm、横向尺寸约为12×10μm2的单晶二维Bi2O2Se通过PMMA辅助转移法转移到基底层300上，其中，基底层300作为底部电极，由金制备得到，单晶二维Bi2O2Se的形貌为矩形片状，晶系为四方晶系；再通过导电原子力显微镜技术将顶层100与二维Bi2O2Se连接，其中，顶层100作为顶部电极，由重掺杂金刚石制备得到；构成具有顶部金刚石电极/二维Bi2O2Se/底部金电极的垂直结构忆阻器。通过金刚石电极对忆阻器施加循环三角波电压，电压幅值为10V，频率为1Hz，循环次数为30次，每个循环中施加三角波电压的次序为0V到10V到-10V再到0V，得到阻变性质的电流-电压曲线，如图9所示。
在本实施例的每个循环中，当施加三角波的电压为从0V到10V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线从原点沿路径1移动，电流达到正饱和值10μA；当施加三角波的电压为10V到-10V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线先沿路径2移动，电流从正饱和值10μA回到原点，再沿路径3移动，电流达到负饱和值-10μA；当施加三角波的电压为从-10V到0V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线沿路径4移动，电流从负饱和值-10μA回到原点；在每个循环的正半周时，相同电压下，路径1中的电流比路径2中的电流大，因此，路径1称为忆阻器的低阻态，路径2称为忆阻器的高阻态；在每个循环的负半周时，相同电压下，路径3中的电流的绝对值比路径4中的电流绝对值大，因此，路径3称为忆阻器的低阻态，路径4称为忆阻器的高阻态；所以，本实施例中的忆阻器，遵循低阻态→高阻态→低阻态→高阻态的阻变变化规律，本实施例中的忆阻器为单极性忆阻器。可以理解的是，电流正负仅表示方向，因此，比较电流的绝对值即可。
在本实施例中，忆阻器的电流-电压曲线从原点沿路径1移动，电流刚达到正饱和值10μA时对应的电压，称为正半周设置电压；电流-电压曲线沿路径2移动，电流从正饱和值10μA开始回落的起点对应的电压，称为正半周复位电压。忆阻器的电流-电压曲线从原点沿路径3移动，电流刚达到负饱和值10μA时对应的电压，称为负半周设置电压；电流-电压曲线沿路径4移动，电流从负饱和值10μA开始回落的起点对应的电压，称为负半周复位电压。本实施例的忆阻器的正半周设置电压为0.9V，正半周复位电压为2.3V，负半周设置电压为-1.3V，负半周复位电压为-2.9V，本实施例的忆阻器的开关比为10.0。开关比是反应器件对电流的调控能力的，定义为器件开状态电流与关状态电流的比值。
实施例2
参照图5和图10，在本实施例中，将厚度为70nm、横向尺寸约为12×10μm2的单晶二维Bi2O2Se通过PMMA辅助转移法转移到基底层300上，其中，基底层300作为底部电极，由金制备得到，单晶二维Bi2O2Se的形貌为矩形片状，晶系为四方晶系；再通过导电原子力显微镜技术将顶层100与二维Bi2O2Se连接，其中，顶层100作为顶部电极，由重掺杂金刚石制备得到；构成具有顶部金刚石电极/二维Bi2O2Se/底部金电极的垂直结构忆阻器。通过金刚石电极对忆阻器施加循环三角波电压，电压幅值为10V，频率为0.1Hz，循环次数为30次，每个循环中施加三角波电压的次序为0V到10V到-10V再到0V，得到阻变性质的电流-电压曲线，如图10所示。
在本实施例的每个循环中，当施加三角波的电压为从0V到10V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线从原点沿路径1移动，电流达到正饱和值10μA；当施加三角波的电压为10V到-10V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线先沿路径2移动，电流从正饱和值10μA回到原点，再沿路径3移动，电流达到负饱和值-10μA；当施加三角波的电压为从-10V到0V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线沿路径4移动，电流从负饱和值-10μA回落到原点；在每个循环的正半周时，相同电压下，路径1中的电流比路径2中的电流大，因此，路径1称为忆阻器的低阻态，路径2称为忆阻器的高阻态；在每个循环的负半周时，相同电压下，路径3中的电流的绝对值比路径4中的电流绝对值大，因此，路径3称为忆阻器的低阻态，路径4称为忆阻器的高阻态；所以，本实施例中的忆阻器，遵循低阻态→高阻态→低阻态→高阻态的阻变变化规律，本实施例中的忆阻器为单极性忆阻器。
本实施例的忆阻器的正半周设置电压为2.4V，正半周复位电压为6.4V，负半周设置电压为-0.9V，负半周复位电压为-1.4V，本实施例的忆阻器的开关比为18.8。
实施例3
参照图5和图11，在本实施例中，将厚度为70nm、横向尺寸约为12×10μm2的单晶二维Bi2O2Se通过PMMA辅助转移法转移到基底层300上，其中，基底层300作为底部电极，由金制备得到，单晶二维Bi2O2Se的形貌为矩形片状，晶系为四方晶系；再通过导电原子力显微镜技术将顶层100与二维Bi2O2Se连接，其中，顶层100作为顶部电极，由重掺杂金刚石制备得到；构成具有顶部金刚石电极/二维Bi2O2Se/底部金电极的垂直结构忆阻器。通过金刚石电极对忆阻器施加循环三角波电压，电压幅值为2V，频率为1Hz，循环次数为30次，每个循环中施加三角波电压的次序为0V到2V到-2V再到0V，得到阻变性质的电流-电压曲线，如图11所示。
在本实施例的每个循环中，当施加三角波的电压为从0V到2V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线从原点沿路径1移动，电流达到正饱和值8μA；当施加三角波的电压为2V到-2V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线先沿路径2移动，电流从正饱和值8μA回到原点，再沿路径3移动，电流达到负饱和值-10μA；当施加三角波的电压为从-2V到0V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线沿路径4移动，电流从负饱和值-10μA回落到原点；在每个循环的正半周时，相同电压下，路径1中的电流比路径2中的电流大，因此，路径1称为忆阻器的低阻态，路径2称为忆阻器的高阻态；在每个循环的负半周时，相同电压下，路径3中的电流的绝对值比路径4中的电流绝对值大，因此，路径3称为忆阻器的低阻态，路径4称为忆阻器的高阻态；所以，本实施例中的忆阻器，遵循低阻态→高阻态→低阻态→高阻态的阻变变化规律，本实施例中的忆阻器为单极性忆阻器。
本实施例的忆阻器的正半周设置电压为0.8V，正半周复位电压为2.0V，负半周设置电压为-1.3V，负半周复位电压为-1.4V，本实施例的忆阻器的开关比为3.7。
实施例4
参照图5和图12，在本实施例中，将厚度为50nm、横向尺寸约为6.5×6.5μm2的单晶二维Bi2O2Se通过PMMA辅助转移法转移到基底层300上，其中，基底层300作为底部电极，由金制备得到，单晶二维Bi2O2Se的形貌为矩形片状，晶系为四方晶系；再通过导电原子力显微镜技术将顶层100与二维Bi2O2Se连接，其中，顶层100作为顶部电极，由重掺杂金刚石制备得到；构成具有顶部金刚石电极/二维Bi2O2Se/底部金电极的垂直结构忆阻器。通过金刚石电极对忆阻器施加循环三角波电压，电压幅值为3V，频率为1Hz，循环次数为20次，每个循环中施加三角波电压的次序为0V到3V到-3V再到0V，得到阻变性质的电流-电压曲线，如图12所示。
在本实施例的每个循环中，当施加三角波的电压为从0V到3V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线从原点沿路径1移动，电流达到正饱和值10μA；当施加三角波的电压为3V到-3V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线先沿路径2移动，电流从正饱和值10μA回到原点，再沿路径3移动，电流达到负饱和值-10μA；当施加三角波的电压为从-3V到0V变化时，忆阻器的电流-电压特性曲线沿路径4移动，电流从负饱和值-10μA回落到原点；在每个循环的正半周时，相同电压下，路径1中的电流比路径2中的电流大，因此，路径1称为忆阻器的低阻态，路径2称为忆阻器的高阻态；在每个循环的负半周时，相同电压下，路径3中的电流的绝对值比路径4中的电流绝对值大，因此，路径3称为忆阻器的低阻态，路径4称为忆阻器的高阻态；所以，本实施例中的忆阻器，遵循低阻态→高阻态→低阻态→高阻态的阻变变化规律，本实施例中的忆阻器为单极性忆阻器。
本实施例的忆阻器的正半周设置电压为2.2V，正半周复位电压为2.8V，负半周设置电压为-1.8V，负半周复位电压为-2.8V，本实施例的忆阻器的开关比为13.1。
实施例5
参照图5和图13，在本实施例中，将厚度为70nm、横向尺寸约为12×10μm2的单晶二维Bi2O2Se通过PMMA辅助转移法转移到基底层300上，其中，基底层300作为底部电极，由金制备得到，单晶二维Bi2O2Se的形貌为矩形片状，晶系为四方晶系；再通过导电原子力显微镜技术将顶层100与二维Bi2O2Se连接，其中，顶层100作为顶部电极，由重掺杂金刚石制备得到；构成具有顶部金刚石电极/二维Bi2O2Se/底部金电极的垂直结构忆阻器。通过金刚石电极对忆阻器施加循环方波电压，频率为0.5Hz，循环次数为20次，每个循环中施加三角波电压的次序为2V到5V，得到阻变性质的电流-电压曲线，如图13所示。
由图13可知，本实施例中的忆阻器，在施加5V的方波电压下，电流保持稳定，但在施加2V方波电压下，电流随循环次数的增加而逐渐增大。
综上可知，本申请制备得到的忆阻器呈现出单极性导电窗口，以便于该忆阻器作为选择器使用时，降低垂直结构电子器件的漏电流。
第三方面，本申请实施例还提出一种设备，包括第二方面实施例中任意一项的忆阻器。
本实施例中的设备主要为使用本申请实施例中的忆阻器。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.忆阻器制备方法，其特征在于，包括：
根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极；
在所述第一电极的表面上设置介质层，其中，所述介质层为Bi2O2Se层；
将所述第二电极转移至所述介质层远离所述第一电极一侧的表面上，以得到垂直结构忆阻器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一电极的表面上设置介质层，包括：
通过预设薄膜制备工艺制备二维的所述介质层；
将制备好的所述介质层转移至所述第一电极的表面上；
所述预设薄膜制备工艺，包括以下薄膜制备方式中的至少一种：
气-固沉积法、化学气相沉积法、微机械剥离法。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述根据预设导电材料制备得到第一电极、第二电极，包括：
根据与所述预设导电材料对应的电极制备方法制备所述第一电极、第二电极；
其中，所述对应的电极制备方法包括以下电极制备方式中的至少一种：
电子束蒸镀、热蒸镀、磁控溅射或扫描探针技术。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一电极的表面上设置介质层，包括：
通过预设转移方法将所述介质层转移至所述第一电极的表面上；
所述预设转移方法包括以下转移方法中的至少一种：
PMMA辅助转移法、PDMS辅助转移法。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设导电材料包括以下任意一种或多种：
Cu、Ag、Au、Ti、Cr、Ti3C2、石墨烯。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预设导电材料还包括以下任意一种或多种：
重掺杂金刚石、重掺杂硅片。
7.一种忆阻器，其特征在于，所述忆阻器由如权利要求1至6中任意一项所述忆阻器制备方法制备得到；
所述忆阻器包括：
基底层，所述基底层为第一电极，所述第一电极根据预设导电材料制备得到；
介质层，所述介质层设置于所述基底层的表面上，其中，所述介质层为Bi2O2Se层；
顶层，所述顶层为第二电极，所述第二电极根据所述预设导电材料制备得到，所述顶层设置于所述介质层远离所述基底层一侧的表面上。
8.根据权利要求7所述的忆阻器，其特征在于，所述Bi2O2Se包括单晶、多晶或连续薄膜中的至少一种；
所述Bi2O2Se层的边长范围为：1μm-1mm。
9.根据权利要求7所述的忆阻器，其特征在于，所述Bi2O2Se层的厚度范围为：0.6-500nm。
10.一种设备，其特征在于，包括如权利要求7至9中任意一项所述的忆阻器。
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