25]C、采用溶胶-凝胶法将步骤b中的旋涂溶液旋涂在ITO玻璃的ITO层上，控制旋涂时间为80s，且在前20s的旋涂过程中设置转速为1000 r/min，在后60s的旋涂过程中设置转速为5500 r/min ;在旋涂到第40s时采用160 mL的无水甲苯终止反应，之后在100°C下退火20min，在ITO玻璃的ITO层上形成CH3NH3PbI3_XC1J1，CH 3NH3PbI3_XC13层即为阻变介质层。
[0026]d、将步骤c中形成CH3NH3PbI3_XC1J1且退火处理后的ITO玻璃置于真空蒸发生长室内的靶台上，并在其上方放置掩膜版，掩膜版上均布有50 μπι的圆孔，在掩膜版的上方设置Ag靶材，将真空蒸发生长室内抽真空至2 X 10 4Pa,设定溅射功率为10W，溅射距离为6cm，以11.7nm/min的速率在CH3NH3PbI3 _XC1J1上沉积70nm厚的Ag上电极层，最终制成异质结构层形式为Ag/CH3NH3PbI3_xCl3/IT0/玻璃的有机材料阻变存储元件。
[0027]对本实施例所制备的异质结构层形式为Ag/CH3NH3PbI3_xCl3/IT0/玻璃的有机材料阻变存储元件进行电压一电流特性测试，测试时应首先在Ag上电极层上接上电极引线，在ITO层上接下电极引线，上电极引线和下电极引线均可采用金丝或铜丝来制成，之后在上电极引线和下电极引线上施加相应的电信号来进行电压一电流特性测试，测试结果如图2所示。图2中，X轴表示电压(单位为V)，y轴表示响应电流(单位为A);电压施加的过程是从OV — +IV — OV — -0.6V — OV ;箭头所指显示出了阻态的变化趋势。图3是与图2对应的电压与电阻的关系示意图。由图2和图3可看出:从A点到B点，有机材料阻变存储元件呈现低阻态；当超过B点后，有机材料阻变存储元件电阻呈现跃变，响应电流突然变小，C点到D点呈现高阻态，到D点元件又回到低阻态，高低阻态下电阻与阻抗值的比均大于10，这一测试结果表明本实施例所制备的有机材料阻变存储元件拥有开关效应，能够满足记忆元的读出。
[0028]对本实施例所制备的异质结构层形式为Ag/CH3NH3PbI3_xCl3/IT0/玻璃的有机材料阻变存储元件进行抗疲劳性测试和保持特性测试。
[0029]1、抗疲劳性测试:首先将一 1.8V到OV的扫描电压施加到Ag上电极层上，使得有机材料阻变存储元件(简称元件)由低阻态变成高阻态，然后使用5mV的电压测试元件的电阻值；接着将OV到一 1.8V的扫描电压施加到Ag上电极层上，使得元件由高阻态重新回到低阻态，然后利用5mV的电压测试元件的电阻，如此循环测试，得到器件的抗疲劳特性。所得测试结果如图4所示，由图4可知，经过大于1000次的循环测试以后，元件仍然能在两种阻态之间转换，电阻值没有明显的变化，从而表明了本实施例所制备的有机材料阻变存储元件具有较强的抗疲劳性能。
[0030]I1、保持特性测试:将该元件分别置于高阻态(High Resistance State，HRS)和低阻态(Low Resistance State，LRS)下，然后使用5mV电压分别测试各阻态下的电阻值，结果如图5所示，图中黑色方框是高阻态(HRS)下的电阻值，黑色圆圈是低阻态(LRS)下的电阻值，由图可知，在经过1.7X 15S以后，两种阻态下的电阻值均保持在一定量级上，说明元件具有较好的保持特性。
[0031]需要指出的是，本实施例采用较低的电压(5mV)测试高低阻态下的电阻值，这样可以保证不会改变元件的阻值状态。
[0032]实施例3，一种有机材料阻变存储元件的制备方法。
[0033]本实施例中制备有机材料阻变存储元件的方法也包括a、b、c、d四个步骤，其中，a、b和c步骤均与实施例2中相对应的步骤相同，所不同的是步骤d，本实施例中的步骤d如下:
d、将步骤c中形成CH3NH3PbI3_xCl3层且退火处理后的ITO玻璃置于真空蒸发生长室内的靶台上，并在其上方放置掩膜版，掩膜版上均布有100 μ m的圆孔，在掩膜版的上方设置Al靶材，将真空蒸发生长室内抽真空至3 X 10 4Pa,设定溅射功率为10W，溅射距离为6cm，溅射时间为8min，以13nm/min的速率在CH3NH3PbI3_XC13层上沉积约10nm厚的Al上电极层，最终制成异质结构层形式为Al/CH3NH3PbI3_xCl3/IT0/玻璃的有机材料阻变存储元件。
[0034]按照对实施例2所制备的有机材料阻变存储元件的试验、测试方法，对实施例3所制备的有机材料阻变存储元件进行试验、测试，结果表明实施例3所制备的有机材料阻变存储元件具有与实施例2所制备的有机材料阻变存储元件相似的性能和特性。
【主权项】
1.一种有机材料阻变存储元件，其特征是，其结构包括由下至上依次排布的下电极层、阻变介质层和上电极层；所述下电极层为ITO层，所述阻变介质层为CH3NH3PbI3_xClJg，所述上电极层为Ag层或Al层。2.根据权利要求1所述的有机材料阻变存储元件，其特征是，所述阻变介质层的厚度为 10nm~500nm。3.根据权利要求2所述的有机材料阻变存储元件，其特征是，所述阻变介质层的厚度为 30nm~200nm。4.根据权利要求1所述的有机材料阻变存储元件，其特征是，所述上电极层由若干均勾分布的直径为50 μm~300 μπι的圆形电极膜构成。5.一种有机材料阻变存储元件的制备方法，其特征是，包括如下步骤: a、选择ITO玻璃作为衬底，衬底上的ITO层即为下电极层；将ITO玻璃依次置于丙酮、酒精和去离子水中超声清洗，之后取出用氮气吹干； b、将ITO玻璃置于充满氮气的手套箱内的旋涂机上，在手套箱内将0.14-0.15 mol/L的PbCl2溶液、1.26-1.28 mol/L的PbI 2溶液和1.2-1.4 mol/L的甲基铵碘化物溶液混合在一起形成旋涂溶液，再在旋涂溶液中倒入二甲基亚砜和γ 丁内酯的混合物作为助溶剂；其中，二甲基亚砜和γ 丁内酯的体积比为3~4:7~9 ; c、采用溶胶-凝胶法将步骤b中的旋涂溶液旋涂在ITO玻璃上，控制旋涂过程中的转速及时间，在ITO玻璃的ITO层上形成CH3NH3PbI3_xClJl，之后退火；CH 3NH3PbI3_xClJ^P为阻变介质层；退火温度为90-120度，退火时间为20-40分钟； d、将形成CH3NH3PbI3— XC1J1且退火处理后的ITO玻璃置于真空蒸发生长室内，借助掩膜版，在真空度为2X10 4Pa ~ 6X10 4Pa的条件下在CH3NH3PbI3_xCl3层上形成上电极层，所述上电极层的材料为Ag或Al。6.根据权利要求5所述的有机材料阻变存储元件的制备方法，其特征是，步骤c中，设置旋涂过程中的时间为80s，且通过设置使前20s的转速为1000~1500 r/min，后60s的转速为 5500?6000 r/min。7.根据权利要求5所述的有机材料阻变存储元件的制备方法，其特征是，步骤d中，掩膜版上均布有直径为50 μ m~300 μ m的圆形孔。
【专利摘要】本发明提供了一种有机材料阻变存储元件及其制备方法。该存储元件的结构包括由下至上依次排布的下电极层、阻变介质层和上电极层；下电极层为ITO层，阻变介质层为CH3NH3PbI3?xCl3层，上电极层为Ag层或Al层。所述有机材料阻变存储元件的制备方法是：采用溶胶-凝胶法在ITO玻璃的ITO层形成CH3NH3PbI3?xCl3层，之后退火处理，接着采用真空蒸发方法在CH3NH3PbI3?xCl3层上沉积Ag或Al的上电极层，最终形成异质结构层形式为Ag或Al/CH3NH3PbI3?xCl3/ITO的阻变存储元件。本发明所制备的有机材料阻变存储元件性能稳定，具有较好的抗疲劳性以及保持特性。
【IPC分类】H01L51/05, H01L51/40, H01L51/30
【公开号】CN105185909
【申请号】CN201510507477
【发明人】闫小兵
【申请人】河北大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月18日