基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器及其制备方法与流程

本发明属于存储器领域，特别涉及一种基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器及其制备方法。

背景技术：

存储器作为电子信息产业中最重要的技术之一，已经被广泛应用于物联网、云存储、人工智能和超级计算机方面。存储器的发展，在很长一段时间内都遵循摩尔定律。自2000以来，为满足人们对数据存储密度和存取速度日益增高的需求，微电子工业已将构成芯片的存储元件尺寸从130nm减小至目前的45nm，传统硅基存储器的尺寸和集成度都已接近极限。为了寻求可以替代传统的基于硅材料的新型存储技术，研究人员在新型存储技术领域开展了大量的研究工作。

按照存储器的特性分类，可以分为挥发性和非挥发性存储器。存储在挥发性存储器存储单元中的信息在关掉电源后会丢失，而对于非挥发性存储器存储单元，在断电后所存储的信息不会丢失。挥发性存储器属于随机存取存储器，根据存储单元存储信息所使用的电路类型对其进行分类，可以分为静态随机存储器(sram)、动态随机存储器(dram)和伪静态随机存储器(psram)三类。非易失性存储器主要有以下两种类型：一次写入多次读出型(write-onceread-many-times,简称worm型)和闪存型(flash型)。

一次写入多次读取的存储器件已引起人们的高度重视，因为这类器件能满足大容量永久数据存储的需要，比如：图书、档案以及航天数据的存储等。作为一种非易失性存储器件，应该能够长久保存数据并且可以反复多次读出，一次写入多次读出型(worm)器件对于构建超低成本的永久数据图像存储器是很理想的，而传统的光或者磁存储器则具有低俗、大面积、昂贵机械驱动等缺点，传统上的worm器件主要有cd-rom、dvd-rom和proms(程序化只读记忆器件)。worm型存储器用来存储一些需要长久存储和利用的信息，有着非常广泛的应用前景。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器。

本发明的再一目的在于提供一种上述基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器，该存储器自下而上依次设置衬底、氧化铝薄膜和上电极；其中，衬底是ito导电玻璃，氧化铝薄膜的厚度为120nm，上电极是圆点状的ag。

上述的一种基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将ito导电玻璃依次用去离子水、丙酮、乙醇超声波清洗30min，然后用氮气清洗干净备用；

(2)先将3g二水柠檬酸钠和5g硝酸银反应得到4g柠檬酸银粉末；再将4ml1,2-丙二胺、6ml异丙醇、10ml甲醇混合，在5℃下加入柠檬酸钠粉末，以600r/min的搅拌速度搅拌一个小时，得到导电ag墨水；

(3)硝酸铝九水合物作溶质，乙二醇甲醚作溶剂，将20ml乙二醇甲醚和3g硝酸铝九水合物混合，搅拌均匀，配制成浓度为0.4mol/l的氧化铝溶液；

(4)将步骤(3)所得氧化铝溶液采用旋涂法制备氧化铝薄膜，滴胶速度设为500r/min，时间设为20s，匀胶速度设为3000r/min，时间设为15s，旋涂三层，每一层旋涂之后在75℃下加热3min，旋涂后退火2小时，得到氧化铝薄膜；

(5)用喷墨打印机在步骤(4)所得氧化铝薄膜上用步骤(2)所得导电ag墨水打印圆点状的ag电极，得到完整的基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器。

步骤(2)发生的反应如下：

3agno3+na3c6h5o7＝ag3c6h5o7↓+3nano3

3c3h10n2+2ag3c6h5o7＝3c3h6ag2+2c6h11o7n3；c3h6ag2即是导电银墨水。

步骤(5)所述导电ag墨水在220℃退火30min即可得到导电的ag电极。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明基于氧化铝薄膜，设计了一种以ito为底电极(衬底)，氧化铝薄膜为中间活性材料和ag电极为上电极的“三明治结构”的阻变随机存储器件；本发明通过溶胶-凝胶法制备了氧化铝薄膜，该方法制作简单，成本低；同时，通过旋涂法制备氧化铝薄膜，实现了非易失性一次写入多次读取存储器的制备；同时基于薄膜对衬底的无依赖性，以柔性导电材料为下电极，实现基于氧化铝薄膜的柔性存储器的制备，适应未来柔性电子器件的发展需求。

附图说明

图1为本发明基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器的结构示意图，其中1为ag电极，2为ito导电玻璃，3为氧化铝薄膜。

图2为实施例1所得存储器的i-v关系曲线图。

具体实施方法

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

以下实施例中所用试剂及仪器如下表1和表2所示：

表1为实施例所用试剂

表2为实施例所用设备

实施例1：

(1)将ito导电玻璃依次用去离子水、丙酮、乙醇超声波清洗30min，然后用氮气清洗干净备用；

(2)先将3g二水柠檬酸钠和5g硝酸银反应得到4g柠檬酸钠粉末；再将4ml1,2-丙二胺、6ml异丙醇、10ml甲醇混合，在5℃下加入柠檬酸钠粉末，以600r/min的搅拌速度搅拌一个小时即可得到导电ag墨水；

(3)硝酸铝九水合物作溶质，乙二醇甲醚作溶剂，将20ml乙二醇甲醚和3g硝酸铝九水合物混合，搅拌均匀，配制成浓度为0.4mol/l的氧化铝溶液；

(4)将步骤(3)所得氧化铝溶液采用旋涂法制备氧化铝薄膜，滴胶速度设为500r/min，时间设为20s，匀胶速度设为3000r/min，时间设为15s，旋涂三层，每一层旋涂之后在75℃下加热3min，旋涂后退火2小时，得到氧化铝薄膜；

(5)用喷墨打印机在步骤(4)所得氧化铝薄膜上用步骤(2)所得导电ag墨水打印圆点状的ag电极(导电ag墨水在220℃退火30min即可得到导电的ag电极)，得到完整的基于氧化铝薄膜的一次写入多次读取存储器。所得存储器的结构如图1所示，其中1为ag电极，2为ito导电玻璃，3为氧化铝薄膜。

(6)用半导体分析测试系统(4200a-scs)对所得存储器器件进行i-v性能测试。

为了研究器件的存储性能，对器件进行i-v测试，通过i-v关系曲线图得到器件的存储性能。如图2所示，ito作为底电极，当电压用0v扫到5v时，在1.8v处发生了电流转变。电流转变之前，电流小，此时处于高阻态，而当电流发生跳跃转变之后，则处于低阻态。低阻态和高阻态的电流比达100。而当电压从0v扫到-5v时，则一直处于低阻态，这就是worm器件的典型i-v曲线图。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。