CN114023877B - 一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法 - Google Patents
一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法，选择衬底，并在其上沉积导电薄膜作为底电极；在底电极上进行氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿成膜，作为阻变器件的存储层；在阻变存储层上沉积导电薄膜作为顶电极。本发明方法制备的基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，结构简单，具有较高的稳定性，材料来源广泛，具有成本低，制备工艺简单的优点，有利用规模化应用，具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于非易失性存储器技术领域，具体涉及一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法。
背景技术
忆阻器，由于其具有结构简单、存储密度高、读写速度快、低功耗和易于集成等优点，被认为是最具有潜力的下一代非易失性存储器。目前，很多材料都被用来作为阻变存储层来构建忆阻器，研究其在阻变性能并探究其物理机制，这些材料包括金属氧化物、钙钛矿以及有机材料等。
近年来，有机无机卤化物钙钛矿由于其优异的物理特性，包括很高的离子迁移率、能带宽度易调节等优点，在电子器件领域成为了研究的热点。以有机无机卤化物钙钛矿作为阻变存储材料，构建的阻变器件也呈现出优异的特性，比如具有制备流程简单，具有多态和较高的开关比等特性。但是由于有机基团的存在，其对于水分子和温度敏感度高，在较高的湿度和温度环境下，器件的性能会大大降低。因此，寻找高稳定性的卤化物钙钛矿或者对其改性提高稳定性具有深远的研究价值。
为了解决稳定性问题，最近各向异性的二维有机无机卤化物钙钛矿吸引了研究者的注意力。二维有机无机卤化物钙钛矿具有电学特性易调节、低功耗和易制备异质结等特点。相对于三维有机无机卤化物钙钛矿，由于层层之间存在疏水有机分子的存在，二维结构的稳定性得到了大幅度的提高，因此作为阻变材料构建的忆阻器的稳定性得到大幅提高。例如二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4的具有比较高的稳定性。但是同时由于各项异性，层层之间输运性能变的很差，同时在电压电流的滞回现象被抑制，而这正是实现阻变特性需要的特性。因此，对二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4的输运特性改性，是实现其在阻变领域应用的关键因素之一。
但是目前而言，利用溶液方法制备改性的二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4来构建忆阻器未有报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法，利用氧化物纳米颗粒对二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4进行改性，并在衬底上成膜制备忆阻器，通过控制限制电流的方式实现器件的多态特性，在非易失性存储器领域具有广阔的应用前景。
本发明采用以下技术方案：
一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，采用溅射或沉积工艺在衬底上沉积导电薄膜作为底电极；将纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿混合后溶解于过量的二甲基亚砜溶液中，经水浴超声处理获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；使用先驱溶液在底电极上进行氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿成膜，作为存储层；采用溅射工艺在存储层上沉积导电薄膜作为顶电极，制备得到基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器。
具体的，衬底为导电玻璃或者硅片。
具体的，纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿的质量比为(1～50)：100。
具体的，水浴超声处理的时间为10～60分钟。
具体的，以500～3000rpm的转速将先驱溶液旋涂于底电极上，旋涂时间为30～90s；然后在高纯氩气环境下进行退火处理，经自然冷却后得到存储层。
进一步的，在旋涂最后5～15s加入氯苯作为反溶剂。
进一步的，退火处理的温度为100～200℃，时间为10～50分钟。
具体的，溅射工艺采用的圆形掩模版的直径为20～200μm。
本发明的另一技术方案是，一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，从下至上依次包括衬底、底电极、氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜和顶电极。
具体的，底电极的厚度为80～200纳米，顶电极的厚度为50～300纳米。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器制备方法，目前有机无机卤化物钙钛矿具有优异的物理特性，是制备阻变器件的理想材料之一。但是其内在的不稳定性，限制了其应用前景；虽然二维的有机无机卤化物钙钛矿具有较高的稳定性，但是其输运特性受到抑制。因此，本发明利用氧化物纳米颗粒对二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4进行掺杂改性，以此为阻变层构建阻变器件，获得优异输运特性的阻变器件。
进一步的，选择导电玻璃为衬底，可以实现制备透明器件，为光调节提供可能性；而选择硅片为衬底，与目前COMS工艺兼容，可以利用主流芯片设备实现规模化制备，有助于规模化生产。
进一步的，通过控制氧化物纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿的质量比，可以综合氧化物纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿的优点；过多的氧化物纳米颗粒制备的器件，由于过多晶界，缺陷过多，器件的稳定性差；而过少的氧化物纳米颗粒，制备的阻变器件的性能差，无法实现有效的信息存储。
进一步的，通过水浴超声，可以使得氧化物纳米颗粒与二维有机无机卤化物钙钛矿充分的混合，当达到一定的时间可以实现均匀性好的溶液。
进一步的，通过适当旋涂处理转速，可以获得均匀性好的薄膜，过低的转速应该薄膜的表面平整性，过快的旋涂处理转速会导致薄膜无法沉积；退火可以提高薄膜的晶体质量。
进一步的，通过反溶剂，可以快速的沉积成膜，与强溶剂二甲基亚砜溶液进行中和，获得阻变薄膜层，选择氯苯作为反溶剂，氯苯来源广泛，具有成本低。
进一步的，通过控制退火的温度和时间。退火的条件设置非常关键，温度低于100℃，对薄膜的晶体质量提高没有影响，温度过低会导致钙钛矿分解；同样退火时间低于10分钟，对薄膜的晶体质量提高没有影响，时间过长效果不明显。
进一步的，选择一定直径的掩模版来制备顶电极，较小的直径有利用制备更高密度的器件；但是过小的话，会影响器件的稳定性。
本发明一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，具有结构简单，容易规模化生产制备，具有良好的市场应用前景。
进一步的，沉积一定厚度顶电极和底电极，实现更好的稳定性，电极的厚度小的话，容易导致器件被击穿，器件损害；过厚则导致器件和阻变层的附着力变差。
综上所述，本发明方法制备的基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，结构简单，具有较高的稳定性，材料来源广泛，具有成本低，制备工艺简单的优点，有利用规模化应用，具有良好的市场应用前景。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施1的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的结构示意图；
图2为本发明实施1制备的TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿PEA2PbBr4薄膜矿阻变存储层XRD图片；
图3为本发明实施1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的电压-电流曲线图；
图4为本发明实施1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的循环特性图；
图5是本发明实施1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的在不同限制电流下的电压电流曲线图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。
本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“6～22”表示本文中已经全部列出了“6～22”之间的全部实数，“6～22”只是这些数值组合的缩略表示。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。
本发明中，本文中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
本发明提供了一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法，器件的结构自下而上依次底电极、氧化物纳米颗粒掺杂的二维卤化物钙钛矿薄膜和顶电极，属于非易失性存储器领域；本发明的制备方法，相对于基于二维卤化物钙钛矿的忆阻器件，以氧化物纳米颗粒掺杂的二维卤化物钙钛矿薄膜为阻变层制备的忆阻器件具有较高的阻变特性；通过调控限制电流，实现器件的多态特性。
请参阅图1，本发明一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，从下至上依次包括衬底、底电极、氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜和顶电极，顶电极与底电极通过纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜固定连接，底电极的厚度为80～200纳米，顶电极的厚度为50～300纳米。
本发明一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，包括以下步骤：
S1、选择导电玻璃或者硅片为衬底，采用溅射或沉积工艺在衬底上沉积厚度80～200纳米导电薄膜作为器件的底电极；
S2、将纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿按照(1～50)：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为10～60分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的先驱溶液以500～3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为30～90s，在旋涂的最后5～15秒，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中100～200℃下退火10～50分钟，自然冷却后得到全无机钙钛矿薄膜，作为存储层；
优选地，二维有机无机卤化物钙钛矿为PEA2PbBr4；纳米颗粒为氧化物TiO2，TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起；水浴超声处理的时间为20分钟。
优选地，旋涂速度为3000rpm。
优选地，退火时间为120℃，退火时间为20分钟。
优选地，旋涂时间为60s。
优选地，在旋涂的最后10秒，加入反溶剂。
S3、采用直径为20～200μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为50～300纳米的金属薄膜作为顶电极。
顶电极为采用溅射工艺制备的厚度为100nm的铝。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
请参阅图1，为实施例1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的结构示意图从下至上依次为玻璃衬底、ITO底电极、TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿PEA2PbBr4薄膜矿阻变存储层和顶电极。
请参阅图2，为实施例1制备的TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿PEA2PbBr4薄膜矿阻变存储层XRD图片，从图中可以看出带星的峰对应着TiO2纳米颗粒，其余峰对应着PEA2PbBr4。
请参阅图3，为实施例1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的电压-电流曲线图，从图中可以看出阻变器件呈现出稳定的双极性特征。
请参阅图4，为实施例1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的循环特性，从图中可以看出，经历50次循环的开关电阻比。
请参阅图5，为实施例1制备的基于TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的在不同限制电流下的电压电流曲线图，从图中可以看出通过控制不同的限制电流，可以实现多比特特性。
实施例2
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照50：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极。
相对于实施例1的突变的过程，实施例2制备的忆阻器的set过程是逐渐变化的过程，突变的过程有利于在存储领域中的应用；而逐渐变化的过程则可以实现在神经网络领域的应用。
实施例3
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照1：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极。
实施例3制备的忆阻器的按照TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照1：100的质量比混合，制备的器件虽然也具有较好的特性，但是稳定性还需要提高。
实施例4
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中100℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
实施例4制备的忆阻器的阻变层在高纯氩气环境中100℃退火，制备的薄膜的晶体缺陷较多，制备的器件的稳定性需要提高。
实施例5
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中200℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
实施例5制备的忆阻器的阻变层在高纯氩气环境中200℃退火，虽然制备的薄膜的晶体质量变好，器件的稳定性需要提高，但是进一步过高的稳定导致钙钛矿出现分解。
实施例6
1)选择导硅为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
实施例6制备的忆阻器以硅为衬底，制备的忆阻器同样具有稳定性好的性能，说明具有与CMOS工艺兼容的良好前景。
实施例7
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以500rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为100μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
实施例7制备的忆阻器将配置的溶液以500rpm的转速旋涂于衬底上，制备的忆阻器具有较大的set电压和reset电压，这是由于薄膜的厚度较大的原因；尽管如此，制备的器件同样具有良好的稳定性。
实施例8
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为20μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
实施例8制备的忆阻器采用直径为20μm的圆形掩模版，制备的器件的工作电流较下，这是由于和电极接触面积小相对应，但是同时过下的直径影响了器件的稳定性。
实施例9
1)选择导电玻璃为衬底，采用溅射工艺在衬底上沉积厚度100nm导电薄膜作为器件的底电极。
2)将TiO2纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿PEA2PbBr4按照3：100的质量比混合一起，溶解于过量的二甲基亚砜溶液，水浴超声处理的时间为20分钟，获得沉积阻变薄膜的先驱溶液；将配置的溶液以3000rpm的转速旋涂于衬底上，旋涂时间为60s，在旋涂的最后10s，加入氯苯作为反溶剂；之后在高纯氩气环境中120℃下退火20分钟，自然冷却后得到TiO2纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜，作为存储层。
3)采用直径为200μm的圆形掩模版，采用溅射工艺，在纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜上沉积厚度为100nm的金属铝薄膜，作为顶电极；
实施例9制备的忆阻器采用直径为200μm的圆形掩模版，制备的器件的工作电流比较大，这虽然提高了器件的稳定性，但是带来的功耗较大。
综上所述，本发明一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器及其制备方法，具有以下特点：
1)本发明相提出的一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器制备方法，结构简单。本发明通过在二维卤化物钙钛矿薄膜掺杂TiO2氧化物纳米颗粒，使得本发明制备的阻变器件具有稳定和优异的阻变特性。
2)对于三维钙钛矿，基于氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿PEA2PbBr4薄膜的忆阻器具有较高的稳定性；相对于二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，基于纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器具有较优异的阻变特性。
3)本发明相提出的一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器制备方法，其材料来源广泛，具有成本低，制备工艺简单的优点，有利用规模化应用，具有良好的市场应用前景。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，采用溅射或沉积工艺在衬底上沉积导电薄膜作为底电极；将纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿混合后溶解于过量的二甲基亚砜溶液中，经水浴超声处理获得沉积阻变薄膜的先驱溶液，纳米颗粒为氧化物TiO2，二维有机无机卤化物钙钛矿为PEA2PbBr4；使用先驱溶液在底电极上进行氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿成膜，作为存储层；采用溅射工艺在存储层上沉积导电薄膜作为顶电极，制备得到基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器。
2.根据权利要求1所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，衬底为导电玻璃或者硅片。
3.根据权利要求1所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，纳米颗粒和二维有机无机卤化物钙钛矿的质量比为（1~50）：100。
4.根据权利要求1所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，水浴超声处理的时间为10~60分钟。
5.根据权利要求1所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，以500~3000rpm的转速将先驱溶液旋涂于底电极上，旋涂时间为30~90s；然后在高纯氩气环境下进行退火处理，经自然冷却后得到存储层。
6.根据权利要求5所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，在旋涂最后5~15s加入氯苯作为反溶剂。
7.根据权利要求5所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，退火处理的温度为100~200℃，时间为10~50分钟。
8.根据权利要求1所述基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，溅射工艺采用的圆形掩模版的直径为20~200μm。
9.根据权利要求1所述方法制备的基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，其特征在于，从下至上依次包括衬底、底电极、氧化物纳米颗粒掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜和顶电极。
10.根据权利要求9所述的基于掺杂二维卤化物钙钛矿薄膜忆阻器，其特征在于，底电极的厚度为80~200纳米，顶电极的厚度为50~300纳米。
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