本發(fā)明屬于電子信息，具體涉及一種基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法及憶阻器。

背景技術(shù)：

1、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等領(lǐng)域的飛速發(fā)展正在推動(dòng)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)方法的變革。幾十年來(lái)，傳感、計(jì)算和存儲(chǔ)單元之間分離的傳統(tǒng)馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)為科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)，然而隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，這種主流計(jì)算架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)越來(lái)越大，如高能耗和數(shù)據(jù)串行傳輸導(dǎo)致的低內(nèi)存帶寬等問(wèn)題。面對(duì)這些問(wèn)題，需要研制新型計(jì)算系統(tǒng)來(lái)獲取、處理和存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)。通過(guò)模擬人腦信息處理類(lèi)型的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算利用稀疏網(wǎng)絡(luò)可以高效、節(jié)能地處理信息，它將人類(lèi)認(rèn)知的高級(jí)抽象概念用于特殊智能任務(wù)，如圖像/語(yǔ)音識(shí)別與分類(lèi)、自動(dòng)駕駛和仿生內(nèi)存計(jì)算等。

2、現(xiàn)有的cmos商業(yè)化神經(jīng)形態(tài)芯片(如truenorth和lo?i?h?i)大多使用數(shù)字或模擬電路來(lái)模擬神經(jīng)元，并使用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(sram)來(lái)模擬突觸。它仍然需要從片外存儲(chǔ)器加載數(shù)據(jù)才能執(zhí)行計(jì)算功能，導(dǎo)致大部分系統(tǒng)能量消耗。憶阻器具有亞納秒級(jí)的切換時(shí)間、超低功耗、多位可編程性和高度可集成的結(jié)構(gòu)，其電學(xué)特性更接近生物神經(jīng)元的工作原理。憶阻器為神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)提供了一種更有吸引力的替代方案。

3、例如yang等人公開(kāi)了一種基于二氧化釩(vo2)平面型憶阻器的仿生跨模脈沖感覺(jué)神經(jīng)元，并展示了一種用于可穿戴人機(jī)界面的跨模傳感器內(nèi)編碼和計(jì)算系統(tǒng)。通過(guò)磁控濺射沉積的二氧化釩憶阻器的閾值電壓為1.7v，漏電流為0.1ma。li?u等人公開(kāi)一種基于氧化鈮(nbox)的憶阻器，集成了一個(gè)壓力傳感器來(lái)處理壓力，一個(gè)氧化鈮憶阻器來(lái)檢測(cè)溫度，可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似人類(lèi)的多感官感知。通過(guò)磁控濺射沉積的氧化鈮憶阻器的閾值電壓為1.3v，漏電流為10μa。chen等公開(kāi)了一種雙向閾值開(kāi)關(guān)銀納米線(xiàn)憶阻器，由于憶阻器的高阻特性增強(qiáng)了完全集成的柔性傳感陣列的矩陣尋址。通過(guò)噴涂工藝制備的銀納米線(xiàn)憶阻器的閾值電壓為0.4v，漏電流為0.1pa。

4、現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：高閾值電壓、高漏電流和不穩(wěn)定性(器件循環(huán)之間性能不穩(wěn)定和器件之間性能不穩(wěn)定)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法及憶阻器，能夠?qū)崿F(xiàn)高閾值電壓，且不存在高的漏電電流。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明一種基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，具體過(guò)程為：

4、首先，通過(guò)光刻工藝在氧化硅片上制備電極圖案，利用熱蒸法鍍膜制備平面電極；

5、其次，在兩個(gè)平面電極之間，采用旋涂工藝在氧化硅片上兩次旋涂納米線(xiàn)，使得納米線(xiàn)呈現(xiàn)準(zhǔn)各向異性排布；

6、最后，使用原子層沉積工藝在氧化硅片的納米線(xiàn)上沉積一層封裝層。

7、可選的，本發(fā)明所述納米線(xiàn)為銀納米線(xiàn)、二氧化鈦(t?io2)納米線(xiàn)或氧化鋅(zno)納米線(xiàn)。

8、可選的，本發(fā)明所述納米線(xiàn)為銀納米線(xiàn)，采用旋涂工藝在氧化硅片上兩次旋涂納米線(xiàn)的具體過(guò)程為：吸取適量的銀納米線(xiàn)水分散液滴涂在氧化硅片表面，所述銀納米線(xiàn)水分散液濃度為：0.167mg/ml，長(zhǎng)度：20μm，直徑：30nm；使用勻膠機(jī)將銀納米線(xiàn)均勻覆蓋到氧化硅片表面，勻膠機(jī)包含兩種轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1為：300rpm，10s，轉(zhuǎn)速2為：2500rpm，25s；使用高純度氮?dú)獯蹈裳趸杵砻嫒芤汉笤俅涡裤y納米線(xiàn)溶液，得到均勻覆蓋銀納米線(xiàn)氧化硅片。

9、可選的，本發(fā)明在旋涂納米線(xiàn)之前，在平面電極之間的氧化硅片溝道上套刻圖案，得到具有溝道圖案的氧化硅片。

10、可選的，本發(fā)明所述使用原子層沉積工藝在氧化硅片上沉積一層氧化鋁封裝層，具體過(guò)程為：使用原子層沉積工藝在氧化硅片上沉積厚度為5nm氧化鋁封裝層，沉積溫度為70℃。

11、可選的，本發(fā)明所述利用熱蒸法鍍膜制備平面電極：在具有電極圖案的氧化硅片上蒸鍍10nm的鉻和50nm的金。

12、第二方面，本發(fā)明一種基于納米線(xiàn)憶阻器，采用上述制備方法制備，包括氧化硅片、平面電極、納米線(xiàn)層以及封裝層；其中，所述平面電極位于氧化硅片的兩端，所述納米線(xiàn)層旋涂于兩個(gè)平面電極之間，且納米線(xiàn)呈現(xiàn)準(zhǔn)各向異性排布，所述封裝層覆蓋于所述納米線(xiàn)層上。

13、可選的，本發(fā)明所述納米線(xiàn)為銀納米線(xiàn)，所述平面電極的材質(zhì)為鉻和金。

14、可選的，本發(fā)明所述封裝層為氧化鋁封裝層。

15、可選的，本發(fā)明銀納米線(xiàn)憶阻器的電極線(xiàn)寬為50μm，電極間距為100μm。

16、有益效果：

17、第一，旋涂工藝操作簡(jiǎn)單，通過(guò)旋涂工藝可以大規(guī)模制備銀納米線(xiàn)憶阻器，并且銀納米線(xiàn)呈現(xiàn)各向異性排布。制備的銀納米線(xiàn)憶阻器具有較低的閾值電壓、低漏電流和較高的穩(wěn)定性。

18、第二，使用原子層沉積工藝沉積氧化鋁封裝層，可以很好的保護(hù)銀納米線(xiàn)不被氧化。

技術(shù)特征：

1.一種基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，其特征在于，具體過(guò)程為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，其特征在于，所述納米線(xiàn)為銀納米線(xiàn)、二氧化鈦納米線(xiàn)或氧化鋅納米線(xiàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，其特征在于，所述納米線(xiàn)為銀納米線(xiàn)，采用旋涂工藝在氧化硅片上兩次旋涂納米線(xiàn)的具體過(guò)程為：吸取適量的銀納米線(xiàn)水分散液滴涂在氧化硅片表面，所述銀納米線(xiàn)水分散液濃度為：0.167mg/ml，長(zhǎng)度：20μm，直徑：30nm；使用勻膠機(jī)將銀納米線(xiàn)均勻覆蓋到氧化硅片表面，勻膠機(jī)包含兩種轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1為：300rpm，10s，轉(zhuǎn)速2為：2500rpm，25s；使用高純度氮?dú)獯蹈裳趸杵砻嫒芤汉笤俅涡裤y納米線(xiàn)溶液，得到均勻覆蓋銀納米線(xiàn)氧化硅片。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，其特征在于，在旋涂納米線(xiàn)之前，在平面電極之間的氧化硅片溝道上套刻圖案，得到具有溝道圖案的氧化硅片。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，其特征在于，所述使用原子層沉積工藝在氧化硅片上沉積一層氧化鋁封裝層，具體過(guò)程為：使用原子層沉積工藝在氧化硅片上沉積厚度為5nm氧化鋁封裝層，沉積溫度為70℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法，其特征在于，所述利用熱蒸法鍍膜制備平面電極：在具有電極圖案的氧化硅片上蒸鍍10nm的鉻和50nm的金。

7.一種基于納米線(xiàn)憶阻器，采用權(quán)利要求1-6中任意一種方法制備，其特征在于，包括氧化硅片、平面電極、納米線(xiàn)層以及封裝層；其中，所述平面電極位于氧化硅片的兩端，所述納米線(xiàn)層旋涂于兩個(gè)平面電極之間，且納米線(xiàn)呈現(xiàn)準(zhǔn)各向異性排布，所述封裝層覆蓋于所述納米線(xiàn)層上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于納米線(xiàn)憶阻器，其特征在于，所述納米線(xiàn)為銀納米線(xiàn)，所述平面電極的材質(zhì)為鉻和金。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于納米線(xiàn)憶阻器，其特征在于，所述封裝層為氧化鋁封裝層。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于納米線(xiàn)憶阻器，其特征在于，銀納米線(xiàn)憶阻器的電極線(xiàn)寬為50μm，電極間距為100μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于納米線(xiàn)憶阻器的制備方法及憶阻器。該制備方法的具體過(guò)程為：首先，通過(guò)光刻工藝在氧化硅片上制備電極圖案，利用熱蒸法鍍膜制備平面電極；其次，在兩個(gè)平面電極之間，采用旋涂工藝在氧化硅片上兩次旋涂納米線(xiàn)，使得納米線(xiàn)呈現(xiàn)準(zhǔn)各向異性排布；最后，使用原子層沉積工藝在氧化硅片的納米線(xiàn)上沉積一層封裝層。

技術(shù)研發(fā)人員：袁祖慶,黃天賜,化麒麟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15