一种有机阻变存储器的制作方法

本发明属于有机电子学、微电子技术以及存储器器件技术领域，具体涉及一种有机阻变存储器。

背景技术：

随着数字高科技的飞速发展，消费市场对于非挥发性存储器的性能提出了更高的要求，如高速度、高密度、低功耗、长寿命和更小的尺寸等。作为目前非挥发性半导体存储器市场中的主流产品和代表性技术，浮栅存储器（flash）由于其编程电压较高、读写速度较慢、功耗较大，及隧穿氧化层厚度减小会引起漏电流增加等问题，随着半导体技术工艺节点的不断提升，其在可缩小性、功耗、可靠性等方面遇到的技术瓶颈更加严峻。近年来半导体业界、科研界和学术界，采用基于电阻值变化作为信息存储方式，实现了以磁存储器（mram）、相变存储器（pram）和阻变存储器（rram）等为代表的新型非挥发性存储器。其中，阻变存储器具有可缩小性好、功耗低、操作速度快、非破坏性读取以及与cmos工艺兼容等优点，因此备受半导体产业界的关注。rram器件作为一种新型的非挥发性存储器，是以薄膜材料的电阻可在高阻态（hrs）和低阻态（lrs）之间实现可逆转换为基本工作原理并作为记忆的方式。

阻变存储器的材料体系多种多样，包括prcamno3，锆酸锶(srzro3)、钛酸锶(srtio3)等钙钛矿复杂氧化物，简单过渡族金属的氧化物如tio2、nio、zro2、hfo2、wo3等。与以上无机材料相比，有机材料制作简单，成本低廉，其最大的优势在于种类繁多，可选择的余地大。rram器件结构简单，可扩展性好，mim三层的常规rram堆叠结构具有与现有制造技术兼容的优点，上、下电极材料通常选取金属电极、导电金属化合物等导电无机材料。导电有机聚合物又称导电高分子，导电聚合物不仅具有光导电性质、非线性光学性质、发光和磁性能等，还具有柔韧性好、可大面积制备、超轻、生产成本低等优点，将其作为阻变存储器的电极材料，有机聚合物材料作为阻变存储层制备纯有机阻变存储器件，能够实现超轻、超薄、柔性、低成本的阻变存储器件。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种有机阻变存储器，本发明提供的阻变存储器结构和制造工艺简单、制作成本低、并且能够在柔性电子领域具有较大的应用前景。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：

一种有机阻变存储器，包括衬底和衬底上的上电极和下电极，所述上电极与下电极之间设有阻变功能层，所述上电极和下电极均由掺杂金属纳米线或掺杂金属量子点的有机导电聚合物组成。

所述上电极和下电极的厚度均为10nm至200nm。

所述阻变功能层为聚(9-乙烯基咔唑)pvk、聚-3己基噻吩p3ht、ag与四氰基对苯醌二甲烷tcnq形成的金属有机络合物agtcnq、cu与四氰基对苯醌二甲烷tcnq形成的金属有机络合物cutcnq、聚2-(9-咔唑基)乙基甲基丙烯酸酯pcem、聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐的共聚物pedot:pss、甲基丙烯酸甲酯和n,n'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺的共聚物mma-bmi、聚甲基丙烯酸甲酯和聚醚酰亚胺的共聚物pmma-pei其中一种物质的薄膜。

所述上电极和下电极的有机导电聚合物材料均为聚苯胺pan、[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯pcbm、聚噻吩pth的其中一种。

所述上电极和下电极的掺杂金属纳米线或掺杂金属量子点的掺杂金属为cu、ag、au的其中一种。

所述阻变功能层的厚度为5nm至50nm。

本发明使用有机阻变材料取代了传统的无机阻变材料，是适应未来绿色环保发展的器件，本发明提供的阻变存储器使用了有机导电聚合物作为上电极层、下电极层，有别于传统使用金属电极、氧化物无机材料作为阻变存储层制备的存储器件。本发明提供的阻变存储器结构和制造工艺简单、制作成本低、并且能够在柔性电子领域具有较大的应用前景。上电极和下电极采用导电有机聚合物，导电有机聚合物又称导电高分子，导电聚合物不仅具有光导电性质、非线性光学性质、发光和磁性能等，还具有柔韧性好、可大面积制备、超轻、生产成本低等优点，通常情况下，导电聚合物的电导率远远低于金属电极材料的电导率，不利于阻变存储器实现电阻转变，通过掺杂等手段，在导电聚合物电极中掺杂金属纳米线或掺杂金属量子点，能够有效提高有机导电聚合物的电导率，将这种掺杂金属纳米线或掺杂金属量子点的高电导率有机导电聚合物作为阻变存储器的电极材料，有机聚合物材料作为阻变存储层制备纯有机阻变存储器件，能够实现超轻、超薄、柔性、低成本的阻变存储器件，能够在柔性电子领域具有较大的应用前景。

附图说明

图1为发明的有机阻变存储器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并参照附图对本发明进行详细说明。此处提供的附图及其描述只是用于例示本发明的实施例，而不是用于限制本发明的范围。在此发明的实施例图示中，表示只是示意性的，并不严格反映器件的真实尺寸比例。

如图1所示，一种有机阻变存储器，包括衬底101和衬底101上的上电极104和下电极102，上电极104和下电极102的厚度均为10nm至200nm，衬底101为柔性衬底，主要包括塑料、金属箔片、超薄玻璃、纸质衬底、生物复合薄膜衬底。其中上电极104与下电极102之间设有阻变功能层103，阻变功能层103由有机聚合物组成，其中构成阻变功能层103的有机聚合物为聚(9-乙烯基咔唑)pvk、聚-3己基噻吩p3ht、ag与四氰基对苯醌二甲烷tcnq形成的金属有机络合物agtcnq、cu与四氰基对苯醌二甲烷tcnq形成的金属有机络合物cutcnq、聚2-(9-咔唑基)乙基甲基丙烯酸酯pcem、聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐的共聚物pedot:pss、甲基丙烯酸甲酯和n,n'-4,4'-二苯甲烷双马来酰亚胺的共聚物mma-bmi、聚甲基丙烯酸甲酯和聚醚酰亚胺的共聚物pmma-pei其中一种有机聚合物的薄膜。阻变功能层103的厚度为5nm至50nm。上电极104和下电极102的材料均为聚苯胺pan、[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯pcbm、聚噻吩pth的其中一种掺杂有机导电聚合物。上电极104和下电极102的掺杂金属纳米线或掺杂金属量子点的掺杂金属为cu、ag、au的其中一种。上电极104与下电极102的厚度为10nm至200nm。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种有机阻变存储器，包括衬底和衬底上的上电极和下电极，所述上电极与下电极之间设有阻变功能层，所述上电极和下电极均由掺杂金属纳米线或掺杂金属量子点的有机导电聚合物组成。本发明使用有机阻变材料取代了传统的无机阻变材料，是适应未来绿色环保发展的器件，本发明提供的阻变存储器使用了有机导电聚合物作为上电极层、下电极层，有别于传统使用金属电极、氧化物无机材料作为阻变存储层制备的存储器件。本发明提供的阻变存储器结构和制造工艺简单、制作成本低、并且能够在柔性电子领域具有较大的应用前景。

技术研发人员：李颖弢;李晓燕
受保护的技术使用者：兰州大学
技术研发日：2018.10.30
技术公布日：2019.03.29