一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器及其制备方法，所述基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器包括：柔性基底，及从下至上依次设置在所述柔性基底之上的金属薄膜底电极、第一聚合物层、黑磷量子点层、第二聚合物层、金属薄膜顶电极；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极由具有延展性的金属材料构成。本发明专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器具有易调控、高机械性能、大开关比、高稳定性等性能优点，能够广泛应用于经济、社会发展和国家安全等领域。

Flexible nonvolatile memory based on black phosphorus quantum dots and preparation method thereof

The invention discloses a black phosphorus quantum dot flexible nonvolatile memory and a preparation method thereof based on black phosphorus quantum dot type flexible nonvolatile memory includes: Based on the flexible substrate, and from the bottom to the top are arranged on the flexible substrate metal film layer, a bottom electrode, a first polymer black phosphorus quantum dot layer, a second polymer layer and a metal film top electrode; the metal thin film and bottom electrode metal film top electrode is formed of a metal material with ductility. The performance of black phosphorus quantum dot flexible nonvolatile memory with easy type control, high mechanical performance, high switching ratio, high stability based on the advantages, can be widely applied to the economic and social development and national security etc..

【技术实现步骤摘要】
一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器及制备方法
本专利技术涉及非易失型存储器领域，尤其涉及一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器及制备方法。
技术介绍
将可切换电阻的材料作为活性层以三明治结构夹在两个电极之间的电阻式随机存储器（RRAMs）被普遍认为是新一代非易失型存储器的最佳候选者。尽管当前关于非易失型存储器的研究较多，但是，现有的非易失型存储器仍然存在机械性能较差，开关比较小、稳定性不足，不易调控等诸多缺点需要克服。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器及其制备方法，从而解决现有的非易失型存储器机械性能较差，开关比较小、稳定性不足，且不易调控的问题。本专利技术的技术方案如下：一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，包括：柔性基底，及从下至上依次设置在所述柔性基底之上的金属薄膜底电极、第一聚合物层、黑磷量子点层、第二聚合物层、金属薄膜顶电极；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极由具有延展性的金属材料构成。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其中，所述柔性基底的材质为PET塑料。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其中，所述金属材料包括Al、Cu、Au、Pt；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极的厚度为80-100nm。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其中，所述第一聚合物层和第二聚合物层由聚合物构成，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇。一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，包括步骤：A、制备黑磷量子点有机溶液；B、在柔性基底之上将金属材料以热蒸发的形式通过掩膜版形成金属薄膜底电极；C、在金属薄膜底电极之上旋涂聚合物形成第一聚合物层，之后进行退火；在退火后的第一聚合物层之上旋涂黑磷量子点有机溶液，形成黑磷量子点层；在黑磷量子点层之上旋涂所述聚合物形成第二聚合物层；D、在第二聚合物层之上将金属材料以热蒸发的形式形成金属薄膜顶电极，最终得到基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，其中，所述步骤A具体包括：将6mg黑磷材料粉末转移到氮气箱中的40ml闪烁管中，随后添加20~30ml强极性有机溶剂得到0.2~0.3mg/ml的黑磷粉末溶液；在黑磷粉末溶液中加入插层剂，在密封状态下水浴超声1~2h，制备得到黑磷量子点有机溶液。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，其中，所述强极性有机溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，其中，所述插层剂包括乙二胺、硼氢化物、十六烷基三甲基溴化铵。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，其中，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇。所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，其中，所述柔性基底的材质为PET塑料；所述金属材料包括Al、Cu、Au、Pt；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极的厚度为80-100nm。有益效果：本专利技术将黑磷量子点与聚合物采用三明治的结构制成活性层，两侧的聚合物可以很好的将黑磷量子点保护起来从而阻止黑磷量子点与空气中的水氧接触，直接提高器件的稳定性；同时黑磷量子点的尺寸和厚度可控，可以通过简单的调节尺寸和厚度来改变捕获位点数量以及充电/放电能量，最终实现存储器的电学性能和存储性能可控；聚合物与黑磷量子点结合具有极好的柔性性能，可实现器件的高机械性。因此，本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器具有易调控、高机械性能、大开关比、高稳定性等性能优点，能够广泛应用于经济、社会发展和国家安全等领域。附图说明图1是本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的结构示意图。图2是本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的存储器特性曲线图一。图3是本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的存储器特性曲线图二。图4是本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器拉伸状态的机械性能测试示意图。图5是本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器压缩状态的机械性能测试示意图。具体实施方式本专利技术提供一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，如图1所示，其包括：柔性基底1，及从下至上依次设置在所述柔性基底1之上的金属薄膜底电极2、第一聚合物层3、黑磷量子点层4、第二聚合物层5、金属薄膜顶电极6；所述金属薄膜底电极2和金属薄膜顶电极6由具有延展性的金属材料构成。进一步的，本专利技术实施例中，所述柔性基底的材质为PET塑料。进一步的，本专利技术实施例中，所述金属材料包括Al、Cu、Au、Pt。进一步的，本专利技术实施例中，所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极的厚度为80-100nm。进一步的，本专利技术实施例中，所述第一聚合物层和第二聚合物层由聚合物构成，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)。本专利技术将黑磷量子点与聚合物采用三明治的结构制成活性层，两侧的聚合物可以很好的将黑磷量子点保护起来，从而阻止黑磷量子点与空气中的水氧接触，直接提高器件的稳定性；同时黑磷量子点的尺寸和厚度可控，可以通过简单的调节尺寸和厚度来改变捕获位点数量以及充电/放电能量，最终实现存储器的电学性能和存储性能可控；聚合物与黑磷量子点结合具有极好的柔性性能，可实现器件的高机械性。本专利技术基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，将黑磷量子点掺杂聚合物作为活性层，具有高保留能力，大读写窗口，还具有易调控、高机械性能、大开关比、高稳定性等性能优点，能够广泛应用于经济、社会发展和国家安全等领域。本专利技术实施例还提供了一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，包括步骤：S100、制备黑磷量子点有机溶液；S200、在柔性基底之上将金属材料以热蒸发的形式通过掩膜版形成金属薄膜底电极；S300、在金属薄膜底电极之上旋涂聚合物形成第一聚合物层，之后进行退火；在退火后的第一聚合物层之上旋涂黑磷量子点有机溶液，形成黑磷量子点层；在黑磷量子点层之上旋涂所述聚合物形成第二聚合物层；S400、在第二聚合物层之上将金属材料以热蒸发的形式形成金属薄膜顶电极，最终得到基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器。本专利技术实施例中，采用溶液法制备黑磷量子点，所述步骤S100具体包括：S110、将6mg黑磷材料粉末转移到氮气箱中的40ml闪烁管中，随后添加20~30ml强极性有机溶剂得到0.2~0.3mg/ml的黑磷粉末溶液；其中，所述强极性有机溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。优选的，将6mg黑磷材料粉末转移到氮气箱中的40ml闪烁管中，随后添加20mlN-甲基-2-吡咯烷酮得到0.3mg/ml的黑磷粉末溶液。S120、在黑磷粉末溶液中加入插层剂，在密封状态下水浴超声1~2h，制备得到黑磷量子点有机溶液（黑磷分散液）；其中，所述插层剂包括乙二胺、硼氢化物、十六烷基三甲基溴化铵。优选的，将瓶盖以封口膜密封以防止空气暴露，超声2h之后，出现的黑磷的棕色悬浮液即为黑磷量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其特征在于，包括：柔性基底，及从下至上依次设置在所述柔性基底之上的金属薄膜底电极、第一聚合物层、黑磷量子点层、第二聚合物层、金属薄膜顶电极；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极由具有延展性的金属材料构成。

【技术特征摘要】
1.一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其特征在于，包括：柔性基底，及从下至上依次设置在所述柔性基底之上的金属薄膜底电极、第一聚合物层、黑磷量子点层、第二聚合物层、金属薄膜顶电极；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极由具有延展性的金属材料构成。2.根据权利要求1所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其特征在于，所述柔性基底的材质为PET塑料。3.根据权利要求1所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其特征在于，所述金属材料包括Al、Cu、Au、Pt；所述金属薄膜底电极和金属薄膜顶电极的厚度为80-100nm。4.根据权利要求1所述的基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器，其特征在于，所述第一聚合物层和第二聚合物层由聚合物构成，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇。5.一种基于黑磷量子点的柔性非易失型存储器的制备方法，其特征在于，包括步骤：A、制备黑磷量子点有机溶液；B、在柔性基底之上将金属材料以热蒸发的形式通过掩膜版形成金属薄膜底电极；C、在金属薄膜底电极之上旋涂聚合物形成第一聚合物层，之后进行退火；在退火后的第一聚合物层之上旋涂黑磷量子点有机溶液，形成黑磷量子点层；在黑磷量子点层之上旋涂所述聚合物形成第二聚合物层...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩素婷，周晔，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44