方面，便于工艺控制。
[0045] 本发明为实现上述目的，所采用的第二种技术方案是，一种单层纳米阻变膜忆阻 器的制备方法，其特征在于，包括W下步骤：
[0046] 第一步，制备Bi(i-x)CaxFe〇3-x/2混合物祀材，具体步骤如下：
[0047] (1)、原料混合：
[004引将Bi203、CaC03和化203,按2(l-x):2x:l的摩尔比混合，其中，0<x<l;
[0049] 加入去离子水或无水乙醇，入磨机粉磨至颗粒物粒径在0.0 SmmW下；
[0050] 取出、烘干，得到混合料；
[0051] (2)、造粒：
[0052] 将上述混合料进行造粒:按待造粒混合料质量的2-5%，加入质量百分比浓度为2- 5%的聚乙締醇溶液，拌和均匀后，过40目筛进行造粒；
[0053] (3)、Bi(i-x)CaxFe〇3-x/2混合物祀材的压制成型：
[0054]将经过造粒后的物料置于压片机上压制成块;然后，将所得块状物料切割成直径 为20-150mm，厚度为2-50mm的圆片，即得Bi (i-x)CaxFe〇3-x/2混合物祀材；
[0化日]第二步，选取下电极：
[0056] 所选取的下电极为复合层结构，自上向下依次包括Pt层、Ti〇2层、Si〇2层和Si基片 层；
[0057] 第S步，将所得到的Bi(I-X)化xFe〇3-x/2混合物祀材，采用脉冲激光方法或磁控瓣射 方法沉积在上述下电极的上表面上；
[005引第四步，W材质为Au、Ag或Pt的祀材，采用热喷涂方法，将Au、Ag或Pt沉积在上述的 化学成分为Bi(i-x)CaxFe03-x/2的单层陶瓷纳米薄膜上，得到上电极；
[0化9] 最后，在700-90(TC下热处理10-30分钟，得到化学成分为Bi(I-X)化xFe〇3-x/2的单层 陶瓷纳米薄膜，即得单层纳米阻变膜忆阻器。
[0060]上述技术方案直接带来的技术效果是，易于物理实现、制备工艺简单、控制难度 小、质量稳定、生产效率高、成本低廉。具体理由同上文，不再一一寶述。
[0061 ] 优选为，上述上电极的厚度为lOnm-50皿。
[0062] 该优选技术方案直接带来的技术效果是，在保证忆阻器性能的基础上，在IOnm-50皿运一宽泛的范围内进行上电极的厚度的选择，有利于降低工艺控制难度，提高成品率。
[0063] 进一步优选，上述单层陶瓷纳米薄膜的厚度为10-990nm。
[0064] 该优选技术方案直接带来的技术效果是，我们的经验表明，单层陶瓷纳米薄膜的 厚度为l〇-990nm，一方面具有较为良好的阻变性能；另一方面，便于工艺控制。
[0065] 需要说明的是，本发明所制备出的单层纳米薄膜忆阻器，其忆阻阻变原理是，W在 偏压下产生的空穴和电离氧离子为载流子，在电场作用下，依靠该空穴和电离氧离子产生 量的变化，W实现器件电阻的变化。
[0066] 不难看出，其工作机理和数学模型具备一般性和普适性。
[0067] 为更好地理解运一点，下面进行简要阐述与说明。
[006引本发明的Bi(i-x)CaxFe03-x/2纳米薄膜的忆阻器，其忆阻机理和数学模型具体为:忆 阻器由被夹于两个电极之间的单层Bi(I-X)化xFe03-x/2纳米薄膜构成。
[0069] 当一个电压或电流加到该器件上时，由于薄膜厚度为纳米级，很小的电压就会产 生巨大的电场，Bi(I-X)化xFe〇3-x/2与空气接触的表面在偏压作用下会与空气中的氧发生化+ 4e-一 202-反应，而使薄膜内产生空穴。同时，在薄膜内部受偏压作用影响发生妒-一 e-+〇-，空 穴及电离氧离子(CT)作为主要载流子在电场作用下定向移动，随着空穴及电离氧离子(CT) 产生量的变化会导致两电极之间的电阻变化，与之对应薄膜呈现最小(Rmin)或最大(Rmax)两 种不同的电阻，此即为Bi (I-X)化xFe〇3-x/2展现忆阻特性的机理。
[0070] 现用0(t)表示某一时刻Bi(I-X)化xFe〇3-x/2在偏压作用下产生的空穴量，M表示偏压 作用下产生的最大空穴量，V表示偏压作用下产生空穴的速率。
[0071] 由于空穴及电离氧离子((T)的产生量与通过它的电流大小及其持续时间（即电荷 积累）有关即：因此，薄膜电阻是其通过电荷的函数：当Rmin<< Rmax时，^(9)。*。。、[1-，'^^?(0]。因为偏压（电流）中断后薄膜内无驱动电场，且在常溫下各离 子、电子、空穴等运动不活跃，薄膜内空穴及电离氧离子(CT)量无法退回加偏压（电流通过） 前的状态，因之具有记忆作用而保持偏压(电流)中断时的电阻。
[0072] 本发明简化了纳米忆阻器元件的制作工艺，降低制造成本，特别适用于一般电路 理论研究和电路设计，具体具有W下优点：
[0073] 基于Bi(I-X)化xFe〇3-x/2材料的忆阻器，其工作机理和数学模型新颖，并且更具一般 性和普适性。
[0074] 本发明的Bi(i-x)CaxFe〇3-x/2忆阻器是一类基于在偏压作用下W空穴和电离氧离子 (CT)为载流子进行导电的固体电解质忆阻器。该类忆阻器并非针对计算机记忆系统或人类 记忆系统而研发，无特种用途或应用背景，而是一种W偏压下载流子产生量发生变化，而导 致其电阻改变的无源电路元件。即，本发明所制备出的忆阻器，其作为一种基本的无源电路 元件，该忆阻器对于研究忆阻器特性、忆阻电路理论W及电子电路设计等更具有一般性和 普适性。
[0075] 综上所述，本发明相对于现有技术，在技术上思想与技术原理方面的核屯、的改进 点在于两个方面：
[0076] -是，省略了用作阻变膜成分的陶瓷材料预先烧制步骤;二是，阻变膜陶瓷材料化 学成分方面的改进(即，采用+2价阳离子(Ca 2+)部分取代+3价阳离子(Bi3+)进行A位取代，与 现有技术的+2价的金属阳离子的相互替代相比，增大了阻变层(单层陶瓷纳米薄膜)中分子 结构的不对称性）。
[0077] 并且，基于上述两方面的改进，使得陶瓷材料的阻变膜在结构上，发生了有益的良 性变化(大幅增加了空穴数量），导致最终的忆阻器忆阻性能的显著改善与提高。
[0078] 需要进一步说明的是:上述两种技术方案中，分别根据各自选用上电极材料或锻 电极方法的不同，对所采用的纳米薄膜热处理的顺序不同。其目的在于：
[0079] 保证Bi(I-X)化xFe〇3-x/2纳米薄膜与上电极有极高的切合度和结合性，W避免上电极 损坏或电极与薄膜之间的结合不良。
[0080] 不难看出，本发明相对于现有技术，具有制备工艺简单、控制难度小、质量稳定、生 产效率高、成本低廉，所制得的忆阻器产品的忆阻性能更好等有益效果。
【附图说明】
[0081] 图1为本发明的单层纳米薄膜忆阻器结构示意图；
[0082] 图2为本发明的单层纳米薄膜忆阻器M(q)的数学模型。
【具体实施方式】
[0083] 下面结合附图，对本发明进行简要说明。
[0084] 图1为本发明的单层纳米薄膜忆阻器结构示意图。
[0085] 如图1所示，本发明单层纳米薄膜忆阻器为复合层结构，自上向下依次包括上电 极、Bi(I-X)化xFe〇3-x/2纳米薄膜和下电极。其中，下电极也为复合层结构形式，自上向下各层 依次为 Pt、Ti〇2、Si〇2 和 Si。
[0086] 图2为本发明的单层纳米薄膜忆阻器M(q)的数学模型。
[0087] 从图2中可W看出，本发明的忆阻机理随着空穴及电离氧离子((T)产生量的变化 会导致两电极之间的电阻变化，与之对应薄膜呈现最小（Rmin)或最大(Rmax)两种不同的电 阻，即Bi (i-x)CaxFe〇3-x/2的忆阻特性机理。
[0088] 下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。
[0089] 说明：W下各实施例中，所用的下电极均采用市售产品。
[0090] 实施例1
[0091] 忆阻器的制备方法均包括W下步骤：
[OOW] 第一步，制备Bi(i-x)CaxFe〇3-x/2混合物祀材，具体步骤如下：
[0093] (1)、原料混合：
[0094] 将Bi2〇3: CaC〇3:化 2〇3 = 99:1:50 (摩尔比）混合；
[00M] 加入去离子水或无水乙醇，入磨机粉磨至颗粒物粒径在0.0 SmmW下；
[0096] 取出、烘干，得到混合料；
[0097] (2)、造粒：
[0098] 将上述混合料进行造粒:按待造粒混合料质量的2-5%，加入质量百分比浓度为2-5%的聚乙締醇溶液，拌和均匀后，过40目筛进行造粒；
[0099] (3)、Bi(i-x)CaxFe〇3-x/2混合物祀材的压制成型：
[0100] 将经过造粒后的物料置于压片机上压制成块;然后，将所得块状物料切割成直径 为20-150mm，厚度为2-50mm的圆片，即得Bi (i-x)CaxFe〇3-x/2混合物祀材；
[0101] 第二步，选取下电极：
[0102] 所选取的下电极为复合层结构，自上向下依次包括Pt层、Ti〇2层、Si〇2层和Si基片 层；
[0103] 第S步，将所得到的Bi(I-X)化xFe〇3-x/2混合物祀材，采用脉冲激光方法沉积在上述 下电极的上表面上；
[0104] 然后，在800°C下热处理15分钟，得到化学成分为Bi(I-X