一种以LTCC生瓷带为衬底的单层纳米薄膜忆阻器的制备方法

摘要

本发明公开了一种以LTCC生瓷带为衬底的单层纳米薄膜忆阻器的制备方法，其运用单层纳米薄膜忆阻器在偏压下产生的空穴和电离氧离子为载流子，依靠空穴和电离氧离子产生量的变化，以实现器件电阻的变化的原理，从备简化工艺与改进阻变膜原料配方两方面着手：省略了阻变膜陶瓷材料的预先烧结步骤、选用烧结温度更低的陶瓷原料，结合采用更低的煅烧温度；并通过以X²⁺部分取代Ti⁴⁺进行B位取代，以增大阻变膜分子结构的不对称性和内部的空穴量；并采用在LTCC生瓷带上镀膜形成“柔性”下电极等系列技术手段，简化了制备工艺、提高了生产效率，并降低了生产能耗和制造成本，大幅提升了忆阻器的忆阻性能。

主权项

一种以LTCC生瓷带为衬底的单层纳米薄膜忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，采用水热法制备Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y靶材，具体步骤如下：(1)、原料混合：将Ba(NO₃)₂、Ti(OC₄H₉)₄和X(NO₃)₂，按1∶(1‑y)∶y的摩尔比混合，其中，X为Mg，Zn，Ca，0<y<1，备用；将上述混合物溶于10％‑20％的稀硝酸中，放在磁力搅拌器上，进行搅拌，使其完全溶解；(2)、粉体制备向上述溶液中缓慢滴加NaOH溶液直至沉淀完全，过滤沉淀并用去离子水洗涤，滴加NaOH溶液并调节pH值，并装入反应釜中，放入事先达到确定温度150℃的恒温干燥箱内，水热反应24小时；水热反应后，将反应釜自然冷却至室温，将反应釜中所得的样品用去离子水反复清洗直到去除所有可溶性盐，于60℃下烘干后得到Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y粉体；(3)、造粒：在Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y粉体中加入聚乙烯醇溶液作为粘结剂，拌和均匀后，过40目筛进行造粒；其中：聚乙烯醇溶液的质量百分比浓度为2‑5％；聚乙烯醇溶液的加入量与上述烘干后的粉末的质量比为2‑5︰100；(4)、靶材成型：将造粒后的混合料置于压片机上压制成块状；然后，将所得块状混合料切割成直径为20‑150mm，高度为2‑10mm的圆柱片，即得Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y靶材；第二步，下电极的制备：取LTCC生瓷带基片，以Pt或Au为靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法，将Pt或Au沉积在LTCC生瓷带基片上，形成材质为Pt或Au的下电极；第三步，单层纳米忆阻膜的制备：将所制得的Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y纳米混合物靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法，将Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y沉积在下电极的表面上；然后，在700‑900℃下热处理10‑30分钟，得到化学成分为Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y的单层陶瓷纳米薄膜，即为单层纳米忆阻膜；第四步，以材质为Au、Ag或Pt的靶材，采用脉冲激光方法或磁控溅射方法，将Au、 Ag或Pt沉积在上述的化学成分为Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y的单层陶瓷纳米薄膜上，制得上电极，即得成品； 或者： 将In‑Ga电极液，采用表面印刷方法镀在上述的化学成分为Ba(Ti_1‑yX_y)O_3‑y的单层陶瓷纳米薄膜上，制得上电极，即得成品。