本發(fā)明屬于非易失性阻變存儲器領(lǐng)域，具體涉及一種柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器。

背景技術(shù)：

近年來，人們對存儲器件小型化微型化的要求越來越高，動態(tài)隨機(jī)存儲器和閃存面臨著技術(shù)上的限制，因而阻變存儲器作為下一代的非易失性存儲器引起了廣泛的關(guān)注。阻變存儲器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作速度快、操作電壓低、存儲密度高等優(yōu)點，是未來最有潛力的的非揮發(fā)性存儲器之一。

研究人員已對基于硬質(zhì)襯底的阻變存儲器進(jìn)行了廣泛的研究，如南京大學(xué)Zhibo Yan等人文獻(xiàn)：High-performance programmable memory devices based on Co-doped BaTiO₃，Advanced Materials,2011,23(11):1351-1355，報道了以摻鈷的鈦酸鋇為阻變材料，在Pt/Ti/SiO₂/Si硬質(zhì)襯底上的阻變存儲器，該存儲器具備優(yōu)異的阻變性能，但由于此類基于硬質(zhì)襯底的存儲器不可彎折、易碎且襯底材料本身體積比較大，因此難以應(yīng)用在可穿戴設(shè)備及柔性顯示器件上。因而，有越來越多的研究人員投身于柔性阻變存儲器的研究，如韓國先進(jìn)科技研究院Seungjun Kim等人文獻(xiàn)：Flexible memristive memory array on plastic substrates，Nano letters,2011,11(12):5438-5442，報道了在聚酰亞胺塑料襯底上，基于氧化鈦的柔性阻變存儲器陣列。采用了柔性的塑料薄膜襯底使得該存儲器柔性可彎曲，但其耐高溫性和阻變性能還比不上基于硬質(zhì)襯底的純無機(jī)阻變存儲器，且塑料本身的抗氧化性差和易損壞的特點進(jìn)一步限制了此類柔性阻變存儲器在柔性器件上的應(yīng)用。

因此，既要具備柔性耐彎折的特點，又要兼顧基于硬質(zhì)襯底的無機(jī)阻變存儲器的耐高溫和阻變性能好的特性，是發(fā)展柔性阻變存儲器急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，該存儲器不僅柔性耐彎折，還具備耐高溫和高低阻態(tài)保持性能好的特點。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，以柔性云母為襯底，襯底上設(shè)置底電極，底電極上設(shè)置BaTi_1-xCo_xO₃阻變功能層，x為0.05至0.3，功能層上設(shè)置頂電極。

優(yōu)選的，柔性云母為0.5μm至10μm厚的云母。

優(yōu)選的，所述底電極和頂電極底分別為SrRuO₃薄膜和Au薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，采用柔性耐高溫云母作為襯底，柔性耐彎折，最小彎曲半徑為1mm，在電阻開關(guān)循環(huán)測試為10⁷、10⁸和10⁹次、彎曲次數(shù)為10⁴、10⁵和10⁶(彎曲半徑為1mm)次以及500℃退火后都能保持良好的阻變性，克服了有機(jī)襯底柔性阻變存儲器不耐高溫且阻變性能差以及無機(jī)硬性襯底阻變存儲器不可彎折的問題，有望在柔性電子領(lǐng)域得到實際的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的所述阻變存儲器彎曲前后的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，(a)為彎曲前，(b)為彎曲后。

圖2為實施例1至18的高低阻態(tài)電阻比例圖。

圖3為實施例1至18在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布圖。

圖4為實施例1至18在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布圖。

圖例說明：1、頂電極；2、功能層；3、底電極；4、云母襯底。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

以下實施例均是采用脈沖激光沉積法制備，如圖1，本發(fā)明所述的阻變存儲器，包括云母襯底4、底電極3、功能層2和頂電極1，其制備條件為：沉積溫度分別為680℃、680℃和室溫，沉積氣氛分別為1Pa O₂、0.5Pa O₂和本底真空小于10^-4Pa。

本發(fā)明所述的阻變存儲器，由于采用柔性的云母片為襯底，其最小彎曲半徑為1mm。對其進(jìn)行阻變性能測試，高阻態(tài)電阻與低阻態(tài)電阻的比例為50倍至100倍，在10⁹次高電阻和低電阻相互轉(zhuǎn)換之后，此比例仍在50倍至100倍。在彎曲半徑為1mm，彎曲次數(shù)為10⁶次后，該存儲器仍具備優(yōu)異阻變性能。經(jīng)過500℃退火2小時之后，高低阻態(tài)電阻比例在50倍至100倍，該存儲器能夠正常工作。

實施例1

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度0.5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.95Co_0.05O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例2

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度0.5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.95Co_0.05O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例3

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度0.5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.85Co_0.15O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例4

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度0.5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.85Co_0.15O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例5

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度0.5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.7Co_0.3O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例6

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度0.5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.7Co_0.3O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例7

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.95Co_0.05O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例8

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.95Co_0.05O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例9

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.85Co_0.15O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例10

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.85Co_0.15O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例11

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.7Co_0.3O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例12

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度5μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.7Co_0.3O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例13

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度10μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.95Co_0.05O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例14

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度10μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.95Co_0.05O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例15

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度10μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.85Co_0.15O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例16

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度10μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.85Co_0.15O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例17

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度10μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.7Co_0.3O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

實施例18

一種本發(fā)明的柔性耐高溫BaTi_1-xCo_xO₃阻變存儲器，其結(jié)構(gòu)為底電極3、功能層2和頂電極1組成的疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，襯底為厚度10μm的云母襯底4，底電極3為厚度70nm的SrRuO₃薄膜，功能層2為厚度300nm的BaTi_0.7Co_0.3O₃薄膜，頂電極1為厚度100nm的Au薄膜。在500℃退火2小時后下對其進(jìn)行阻變性能測試。該存儲器的高低阻態(tài)電阻比例如圖2所示。該存儲器在10⁷、10⁸和10⁹次電阻開關(guān)循環(huán)測試后的高低阻態(tài)電阻分布如圖3所示。該存儲器在彎曲半徑為1mm，彎曲10⁴、10⁵和10⁶次后高低阻態(tài)電阻分布如圖4所示。

綜上1至18的實施例所述，由圖2知本發(fā)明的存儲器的高阻態(tài)電阻與低阻態(tài)電阻的比例為50倍至100倍。由圖3知本發(fā)明的存儲器在10⁹次高電阻和低電阻相互轉(zhuǎn)換之后，高低阻態(tài)電阻沒有明顯變化。由圖4知本發(fā)明的存儲器在彎曲半徑為1mm時，最小抗彎曲次數(shù)為10⁶。由圖2、3和4中退火前和退火后的實施例的比較知，經(jīng)過500℃退火2小時之后，高低阻態(tài)電阻比例在50倍至100倍，該存儲器仍然能夠正常工作。綜上，本發(fā)明的存儲器具備柔性耐彎折、耐高溫和阻變性能優(yōu)異的特點，有望在柔性存儲器和柔性電子器件領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。表1為實施例1至18參數(shù)選擇表。

表1