專利名稱：一種透明有機(jī)阻變存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明有機(jī)阻變存儲器，屬于存儲器及微電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
存儲器是計(jì)算機(jī)中的核心記憶部件，用來存放計(jì)算機(jī)的全部信息，包括各種數(shù)據(jù)、 程序等。根據(jù)讀寫功能不同，存儲器可以分為只讀存儲器和隨機(jī)讀寫存儲器。只讀存儲器的內(nèi)容固定不變，只能讀出，無法寫入。而隨機(jī)讀寫存儲器則可以反復(fù)擦寫。根據(jù)數(shù)據(jù)的保存時間不同，存儲器又可分為易失性存儲器和非易失性存儲器。易失性存儲器的數(shù)據(jù)斷電消失，而非易失性，是指在斷電的情況下，存儲器依然可以保留原來的數(shù)據(jù)。這使得存儲更加簡單、安全、可靠，不需要電力的供給來保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。除了傳統(tǒng)的磁記錄，現(xiàn)在市場上應(yīng)用最廣泛的新型非易失性存儲器是基于電荷存儲的閃存。其原理是通過施加強(qiáng)電場，將電子注入或拉出浮柵來實(shí)現(xiàn)編寫和擦除過程。但由于電荷隧穿的存在，閃存的存儲密度已經(jīng)接近極限。另外，由于閃存的機(jī)理所限，需要較高的寫入電壓和較長的時間(> μ s)，于是，人們加快了研究新一代非易失性存儲器的腳
止
少O在這樣的背景下，以電阻為特征標(biāo)志狀態(tài)的阻變存儲器應(yīng)運(yùn)而生。阻變存儲器通常以“0”(高阻態(tài))、“1”(低阻態(tài))表示兩個不同的狀態(tài)。它兼容了內(nèi)存的高速、閃存和硬盤的非易失性的特點(diǎn)，制備簡單，與半導(dǎo)體工業(yè)相容性好，是新一代非易失性存儲器的重點(diǎn)研發(fā)對象之一。透明阻變存儲器有以下優(yōu)點(diǎn)。首先，透明阻變存儲器可以作為未來全透明電子器件的存儲元件；其次，透明阻變存儲板可以與觸摸屏、顯示屏集合，實(shí)現(xiàn)觸控、顯示、存儲一體化，為下一代手寫電腦、手繪板提供了全新的概念。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于阻變存儲器已經(jīng)有了一定的研究。例如北京大學(xué)的專利“一種有機(jī)阻變存儲器及制備方法”闡述了一種以鈦氧酞菁薄膜為主體的阻變存儲器(專利公開號CN101^6597A)；株式會社東芝的專利“具有變阻元件的半導(dǎo)體存儲器”，則設(shè)計(jì)了一種串聯(lián)的變阻元件和轉(zhuǎn)換元件和讀字線結(jié)構(gòu)(專利公開號CN101067966)。但是，在透明阻變存儲器領(lǐng)域，尤其是引入有機(jī)體系的透明阻變存儲器，報(bào)道的研究結(jié)果還很少。無機(jī)透明阻變存儲器盡管也有一些研究成果，但從器件小型化和柔軟性靈活度的方面，無機(jī)體系都不如有機(jī)體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種透明有機(jī)阻變存儲器。本發(fā)明提供的透明有機(jī)阻變存儲器由下電極、設(shè)于所述下電極上的有機(jī)阻變存儲層和沉積于所述有機(jī)阻變存儲層上的上電極組成；所述上電極和下電極均為氧化銦錫薄膜、鋁摻雜氧化鋅薄膜或鎵摻雜氧化鋅薄膜；所述有機(jī)阻變存儲層為由聚乙烯二氧噻吩和聚乙烯苯磺酸組成的聚合物薄膜。
3
上述的阻變存儲器中，所述下電極可沉積于玻璃基底、聚萘乙烯基底或聚酰亞胺基底上；所述上電極和下電極均與導(dǎo)線相連，所述導(dǎo)線用于與外界探測器件相連。上述的阻變存儲器中，所述上電極的厚度可為80nm-100nm，如lOOnm，可通過射頻濺射法進(jìn)行制備；所述下電極的厚度可為50nm-80nm，如50nm或60nm，可通過射頻濺射法進(jìn)行制備；所述有機(jī)阻變存儲層的厚度可為50nm-100nm，如SOnm或lOOnm，可通過旋涂的方法進(jìn)行制備。上述的阻變存儲器中，所述氧化銦錫薄膜中，氧化銦的質(zhì)量百分含量可為 80% -90%，如90%，氧化錫的質(zhì)量百分含量可為10% -20%，如10%。上述的阻變存儲器中，所述鋁摻雜氧化鋅薄膜中鋁的原子百分?jǐn)?shù)可為2% -3%, 如2%。上述的阻變存儲器中，所述鎵摻雜氧化鋅薄膜中鎵的原子百分?jǐn)?shù)可為2% -3%, 如2%。上述的阻變存儲器中，所述聚合物薄膜中聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚乙烯苯磺酸(PSQ的質(zhì)量份數(shù)比可為1 (1-2)，如1 1.3。上述的阻變存儲器中，所述聚乙烯二氧噻吩為以3，4_乙烯二氧噻吩(EDOT)為單體的聚合物，聚合度約為20-30，分子量約2000-4000 ；其電導(dǎo)率高，環(huán)境穩(wěn)定性強(qiáng)，透光性好；所述聚乙烯苯磺酸的聚合度約為50-100，分子量約為10000-20000 ；聚乙烯苯磺酸 (PSS)與聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)的混合物能夠在水中形成一種穩(wěn)定的、深藍(lán)色的微懸浮體。本發(fā)明提供的透明有機(jī)阻變存儲器的優(yōu)點(diǎn)如下1、透光性好。首先，透明阻變存儲器可以作為未來全透明電子器件的存儲元件；其次，透明阻變存儲板可以與觸摸屏、顯示屏集合，實(shí)現(xiàn)觸控、顯示、存儲一體化，為下一代手寫電腦、手繪板提供了全新的概念。本發(fā)明方提供的阻變存儲器，由于采用無色透明的玻璃基片，淡黃色透明氧化銦錫的上電極和下電極，淡藍(lán)色透明的PED0T:PSS有機(jī)薄膜介質(zhì)層， 因此具有透光性好的優(yōu)點(diǎn)。2、存儲密度高。存儲密度是表征存儲器的重要參數(shù)之一。存儲密度越高，器件在小型化方面越有優(yōu)勢。另外，如果阻變存儲板與觸摸屏、顯示屏集合，實(shí)現(xiàn)觸控、顯示、存儲一體化，存儲密度便代表了存儲板的解析度。存儲密度越高，解析度越好。由于基于PEDOT PSS 的阻變存儲器的導(dǎo)電機(jī)制是分子導(dǎo)電細(xì)絲，因此存儲單元可以達(dá)到納米量級。所以，本發(fā)明提供的阻變存儲器具有存儲密度高的特點(diǎn)。3、穩(wěn)定性好。阻變存儲器的穩(wěn)定性是器件走向?qū)嵱没牧硪恢匾笜?biāo)。本發(fā)明提供的基于PED0T:PSS的阻變存儲器，斷電后數(shù)據(jù)不會丟失，保持時間長；這是由于 PEDOTPSS的阻變機(jī)理是PEDOT與PSS的氧化還原反應(yīng)，在沒有外界電場擾動的情況下，這種氧化還原反應(yīng)能持續(xù)存在。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的透明有機(jī)阻變存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)記如下1上電極、2有機(jī)阻變存儲層、3下電極、4玻璃基底、5和6導(dǎo)線。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例1、透明有機(jī)阻變存儲器的制作(1)采用射頻濺射的方法，在玻璃基底4上沉積氧化銦錫(ITO)下電極3 以氧化銦錫作為靶材，使濺射腔的背底真空為IO-5帕斯卡，濺射氣體為氬氣，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，入射功率為210瓦，反射功率為10瓦，濺射時間為10分鐘，使下電極3的厚度為50納米，該下電極中氧化銦的質(zhì)量百分含量為90%，氧化錫的質(zhì)量百分含量為10%。(2)采用旋涂的方法，在上述得到的下電極3上沉積PED0T:PSS有機(jī)阻變存儲層 2 利用孔徑為0. 45微米的過濾網(wǎng)過濾PED0T:PSS水溶液，滴加到下電極上進(jìn)行勻膠；勻膠機(jī)設(shè)置三檔轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)每分下10秒，3000轉(zhuǎn)每分下30秒，1500轉(zhuǎn)每分下20秒；將勻膠完畢的樣品在130攝氏度下烘烤20分鐘即得PED0T:PSS有機(jī)阻變存儲層2，厚度為lOOnm，其中，PEDOT和PSS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1:1. 3，所述PEDOT聚合度約為20，分子量約觀00 ；所述 PSS的聚合度約為100，分子量約為20000。(3)采用射頻濺射的方法，在上述得到的PED0T:PSS有機(jī)阻變層2上沉積氧化銦錫(ITO)上電極1 以氧化銦錫作為靶材，使濺射腔的背底真空為10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，入射功率為210瓦，反射功率為10瓦，濺射時間為20分鐘， 使上電極的厚度為100納米，該下電極中氧化銦的質(zhì)量百分含量為90%，氧化錫的質(zhì)量百分含量為10%。(4)在上述得到的上電極1和下電極3上用銀膠粘接導(dǎo)線5和6，通過導(dǎo)線5和6 連入探測設(shè)備即得透明有機(jī)阻變存儲器。實(shí)施例2、透明有機(jī)阻變存儲器的制作(1)采用脈沖激光沉積的方法，在玻璃基底上沉積鋁摻雜氧化鋅(AZO)下電極以高純氧化鋁粉末和氧化鋅粉末燒結(jié)而成的陶瓷作為靶材，使濺射腔的背底真空為10_5帕斯卡，氧氣流量為5cm7min。激光能量密度為1. 5_2. OJ/cm2，重復(fù)頻率5Hz。下電極的厚度為 50納米，該下電極氧化鋅中鋁的原子百分?jǐn)?shù)為2%。(2)采用旋涂的方法，在上述得到的下電極上沉積PED0T:PSS有機(jī)阻變存儲層利用孔徑為0. 45微米的過濾網(wǎng)過濾PED0T:PSS水溶液，滴加到下電極上進(jìn)行勻膠；勻膠機(jī)設(shè)置三檔轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)每分下10秒，3000轉(zhuǎn)每分下30秒，1500轉(zhuǎn)每分下20秒；將勻膠完畢的樣品在130攝氏度下烘烤20分鐘即得PED0T:PSS有機(jī)阻變存儲層，厚度為lOOnm，其中， PEDOT和PSS的質(zhì)量份數(shù)比為1:1. 3，所述PEDOT聚合度約為20，分子量約觀00 ；所述PSS 的聚合度約為100，分子量約為20000。(3)采用脈沖激光沉積的方法，在玻璃基底上沉積鋁摻雜氧化鋅(AZO)下電極以高純氧化鋁粉末和氧化鋅粉末燒結(jié)而成的陶瓷作為靶材，使濺射腔的背底真空為10_5帕斯卡，氧氣流量為5cm7min。激光能量密度為1. 5_2. OJ/cm2，重復(fù)頻率5Hz。下電極的厚度為 100納米，該下電極氧化鋅中鋁的原子百分?jǐn)?shù)為2%。(4)在上述得到的上電極和下電極上用銀膠粘接導(dǎo)線，通過導(dǎo)線連入探測設(shè)備即得透明有機(jī)阻變存儲器。實(shí)施例3、透明有機(jī)阻變存儲器的制作
5
(1)采用射頻濺射的方法，在聚萘乙烯基底上沉積鎵摻雜氧化鋅(GZO)下電極以高純氧化鋅粉末和氧化鎵粉末燒結(jié)而成的陶瓷作為靶材，使濺射腔的背底真空為10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，入射功率為210瓦，反射功率為10瓦，濺射時間為20分鐘，使下電極的厚度為60納米，該下電極氧化鋅中鎵的原子百分?jǐn)?shù)為2%。(2)采用旋涂的方法，在上述得到的下電極上沉積PED0T:PSS有機(jī)阻變存儲層利用孔徑為0. 45微米的過濾網(wǎng)過濾PED0T:PSS水溶液，滴加到下電極上進(jìn)行勻膠；勻膠機(jī)設(shè)置三檔轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)每分下10秒，3000轉(zhuǎn)每分下30秒，1500轉(zhuǎn)每分下20秒；將勻膠完畢的樣品在130攝氏度下烘烤20分鐘即得PED0T:PSS有機(jī)阻變存儲層，厚度為lOOnm，其中， PEDOT和PSS的質(zhì)量份數(shù)比為1:1. 3，所述PEDOT聚合度約為20，分子量約觀00 ；所述PSS 的聚合度約為100，分子量約為20000。(3)采用射頻濺射的方法，在上述得到的PED0T:PSS有機(jī)阻變層上沉積鎵摻雜氧化鋅(GZO)上電極以高純氧化鋅粉末和氧化鎵粉末燒結(jié)而成的陶瓷作為靶材，使濺射腔的背底真空為10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，入射功率為210瓦，反射功率為10瓦，濺射時間為27分鐘，使上電極的厚度為80納米，該上電極氧化鋅中鎵的原子百分?jǐn)?shù)為2%。(4)在上述得到的上電極和下電極上用銀膠粘接導(dǎo)線，通過導(dǎo)線連入探測設(shè)備即得透明有機(jī)阻變存儲器。本發(fā)明提供的透明阻變存儲器的工作原理為在上電極上施加-5V電壓，可以將該阻變存儲器置為導(dǎo)通(低阻)狀態(tài)，即“1”;在上電極上施加5V電壓，可以將該阻變存儲器置為關(guān)閉(高阻)狀態(tài)，即“O” ；讀取電壓為0. IV，即在0. IV電壓下，該阻變存儲器會保持在其低阻或高阻狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種透明有機(jī)阻變存儲器，其特征在于所述阻變存儲器由下電極、設(shè)于所述下電極上的有機(jī)阻變存儲層和沉積于所述有機(jī)阻變存儲層上的上電極組成；所述上電極和下電極均為氧化銦錫薄膜、鋁摻雜氧化鋅薄膜或鎵摻雜氧化鋅薄膜；所述有機(jī)阻變存儲層為由聚乙烯二氧噻吩和聚乙烯苯磺酸組成的聚合物薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器，其特征在于所述下電極沉積于玻璃基底、聚萘乙烯基底或聚酰亞胺基底上；所述上電極和下電極均與導(dǎo)線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的存儲器，其特征在于所述上電極的厚度為SOnm-IOOnm； 所述下電極的厚度為50nm-80nm ；所述有機(jī)阻變存儲層的厚度為50nm-100nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的存儲器，其特征在于所述氧化銦錫薄膜中，氧化銦的質(zhì)量百分含量為80% -90%，氧化錫的質(zhì)量百分含量為10% -20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的存儲器，其特征在于所述鋁摻雜氧化鋅薄膜中，鋁的原子百分?jǐn)?shù)為2%-3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的存儲器，其特征在于所述鎵摻雜氧化鋅薄膜中，鎵的原子百分?jǐn)?shù)為2%-3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的存儲器，其特征在于所述聚合物薄膜中聚乙烯二氧噻吩和聚乙烯苯磺酸的質(zhì)量份數(shù)比為1 (1-2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透明有機(jī)阻變存儲器。所述阻變存儲器由下電極、設(shè)于所述下電極上的有機(jī)阻變存儲層和沉積于所述有機(jī)阻變存儲層上的上電極組成；所述上電極和下電極均為氧化銦錫薄膜、鋁摻雜氧化鋅薄膜或鎵摻雜氧化鋅薄膜；所述有機(jī)阻變存儲層為由聚乙烯二氧噻吩和聚乙烯苯磺酸組成的聚合物薄膜。本發(fā)明提供的透明有機(jī)阻變存儲器具有透光性好、存儲密度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H01L51/30GK102222768SQ20111016896
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者曾飛, 楊晶, 潘峰 申請人:清華大學(xué)