有机氧化镍电阻存储器薄膜的制备及其电学性能测试方法

摘要

本发明公开了一种有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法，采用浸渍提拉法，使用提拉机将有机氧化镍溶胶在超导电极基板上进行薄膜提拉后在室温下干燥，然后对其进行顶电极的溅射，即得到有机氧化镍电阻存储器薄膜；本发明还公开了采用上述制备方法制备的有机氧化镍电阻存储器薄膜电学性能测试方法，将有机氧化镍电阻存储器薄膜采用四根引线法进行连接，用金属铟将引线与测试点进行连接，然后将其固定在样品台上后放入材料综合物性测量仪中进行伏安特性曲线测试并进行疲劳测试。本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法薄膜的制备效率较高、工艺简单、操作方便、成本低；其电学性能的测试方法温度控制准确、操作简单。

说明书

技术领域

本发明属于微电子有机材料技术领域，涉及一种有机氧化镍电阻存储器 薄膜制备方法，本发明还涉及上述有机氧化镍电阻存储器薄膜电学性能的测 试方法。

背景技术

有机薄膜器件中有机薄膜的制备方法非常重要，不同方法制备的薄膜质 量不同，这直接影响着器件的效率，制备方法直接影响到产业化中的器件制 备成本。随着有机薄膜器件制备工艺的发展，现有制备工艺主要有真空蒸发 镀膜法和有机气相沉积技术，这两种方法制备的有机氧化镍电阻存储器薄膜 的面积大，制备效率较高；其不足之处在于利用这两种方法制备有机氧 化镍电阻存储器薄膜所需的设备昂贵，工艺复杂，因此成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法，解决了 现有制备方法存在的设备昂贵和工艺复杂的问题。

本发明的另一目的是提供采用上述制备方法制备的有机氧化镍电阻存 储器薄膜电学性能的测试方法。

本发明所采用的技术方案是，有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法，采 用浸渍提拉法，使用提拉机将有机氧化镍溶胶在超导电极基板上进行薄膜提 拉后在室温下干燥，然后对其进行顶电极的溅射，即得到有机氧化镍电阻存 储器薄膜。

本发明的特点还在于，

有机氧化镍溶胶由醋酸镍、乙酰丙酮、丙烯酸和乙二醇甲醚以摩尔比为 1:1:1:26-30混合而成，首先将醋酸镍、乙酰丙酮和乙二醇甲醚以摩尔比 1:1:26-30混合后搅拌5-6h，待充分溶解后再以醋酸镍、乙酰丙酮、丙烯酸摩 尔比为1:1:1加入丙烯酸，再搅拌1-2h后陈化20-24h。

顶电极的溅射在真空度为1×10^-3Pa的溅射仪上进行，溅射仪上溅射靶材 为铂，纯度为99.9%。

顶电极的溅射时间为10-15min。

本发明所采用的另一技术方案是，采用上述制备方法制备的有机氧化镍 电阻存储器薄膜电学性能的测试方法，具体步骤如下：

步骤1，将有机氧化镍电阻存储器薄膜采用四根引线法进行连接，用金 属铟将引线与测试点采用压铟法连接，其中两根引线连接顶电极铂层其分离 并独立，另外两根引线连接底电极其分离并独立；

步骤2，将连接有四根引线的有机氧化镍电阻存储器薄膜固定在样品台 上后放入材料综合物性测量仪中，测量其阻变特性并进行疲劳测试。

本发明的特点还在于，

步骤1中引线采用金线，纯度为99.9%。

步骤2中材料综合物性测量仪设置为电学性能测试，即伏安特性模式， 并且温度以10K/min的降温速度降至50-300K，温度达到50-300K后保温 15min后进行伏安特性曲线测试，电流保护限设为1mA；

步骤2中疲劳测试的循环次数为1000次。

本发明的有益效果是，

1.本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法薄膜的制备效率较高、工 艺简单、操作方便，因此成本低。

2.本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜电学性能的测试方法测试设备的制 冷系统采用可循环氦气，环保、成本低。

3.本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜电学性能的测试方法，测试温度控 制准确，能够实现连续变温测试和不同温度下的疲劳测试，并且其操作简单。

附图说明

图1是本发明实施例1中步骤2得到的有机氧化镍薄膜的原子力显微镜 扫描图；

图2是本发明实施例1中步骤2得到的有机氧化镍薄膜中超导电极的电 阻-温度性能曲线图；

图3是本发明实施例1得到的有机氧化镍电阻存储器薄膜在50K下的伏 安特性曲线图；

图4是本发明实施例1得到的有机氧化镍电阻存储器薄膜在100K下的 伏安特性曲线图；

图5是本发明实施例1得到的有机氧化镍电阻存储器薄膜在300K下的 伏安特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法，采用浸渍提拉法，使用提 拉机将有机氧化镍溶胶在超导电极基板上进行薄膜提拉后在室温下干燥，然 后对其进行顶电极的溅射，即得到有机氧化镍电阻存储器薄膜。

其具体步骤如下：

步骤1，首先将醋酸镍、乙酰丙酮和乙二醇甲醚以摩尔比1:1:26-30混合 后搅拌5-6h，待充分溶解后以醋酸镍、乙酰丙酮、丙烯酸摩尔比为1:1:1加 入丙烯酸，再搅拌1-2h后陈化20-24h，即得到有机氧化镍溶胶；

步骤2，采用浸渍提拉法，使用提拉机将步骤1得到的有机氧化镍溶胶 在超导电极基板上进行薄膜提拉后在室温下干燥，得到有机氧化镍薄膜；

步骤3，将步骤2得到的有机氧化镍薄膜放进真空度为1×10^-3Pa的溅射 仪中，固定好掩模板，溅射靶材为铂，纯度为99.9%，对其进行顶电极的溅 射，溅射10-15min，即得到有机氧化镍电阻存储器薄膜。

采用上述制备方法制备的有机氧化镍电阻存储器薄膜电学性能的测试 方法，具体步骤如下：

步骤1，将有机氧化镍电阻存储器薄膜采用四根引线法进行连接，引线 采用进线，纯度为99.9%，用金属铟将引线与测试点采用压铟法连接，其中 两根引线连接顶电极铂层其分离并独立，另外两根引线连接底电极其分离并 独立；

步骤2，将连接有四根引线的有机氧化镍电阻存储器薄膜固定在样品台 上后放入材料综合物性测量仪中，测量其阻变特性及疲劳特性，材料综合物 性测量仪设置为电学性能测试，即伏安特性（I-V）模式，并且温度以10K/min 的降温速度降至50-300K，温度达到50-300K后保温15min后进行伏安特性 （I-V）曲线测试，电流保护限设为1mA；疲劳测试的循环次数为1000次。

本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜制备方法薄膜的制备效率较高、工艺 简单、操作方便，因此成本低，且制得的有机氧化镍电阻存储器薄膜表面光 滑。

本发明有机氧化镍电阻存储器薄膜电学性能的测试方法测试设备的制 冷系统采用可循环氦气，环保、成本低；测试温度控制准确，能够实现连续 变温测试和不同温度下的疲劳测试，并且其操作简单。

实施例1

步骤1，首先将醋酸镍、乙酰丙酮和乙二醇甲醚以摩尔比1:1:26混合后 搅拌6h，待充分溶解后以醋酸镍、乙酰丙酮、丙烯酸摩尔比为1:1:1加入丙 烯酸，再搅拌2h后陈化24h，即得到有机氧化镍溶胶；

步骤2，采用浸渍提拉法，使用提拉机将步骤1得到的有机氧化镍溶胶 在超导电极基板上进行薄膜提拉后在室温下干燥，得到有机氧化镍薄膜；

步骤3，将步骤2得到的有机氧化镍薄膜放进真空度为1×10^-3Pa的溅射 仪中，固定好掩模板，溅射靶材为铂，纯度为99.9%，对其进行顶电极的溅 射，溅射10min，即得到有机氧化镍电阻存储器薄膜。

利用原子力显微镜（AFM）观察步骤2得到的有机氧化镍薄膜，如图1 所示，扫描面积为5×5um²，从原子力显微镜平面扫描图中可以看出，在微 观下的表面起伏范围为0-10.18nm，表明有机氧化锆薄膜表面粗糙度较小， 有机薄膜光滑、平整。

对步骤2得到的有机氧化镍薄膜中的超导电极的电阻-温度 （Resistance-temperature）性能和超导转变温度点进行测试，其具体步骤如 下：

步骤1，采用四根引线从测试单元中引出四条线，两条测试电流，另外 两条测试电压，四根引线均采用金线，纯度为99.9%，然后用金属铟将四根 金线与超导电极采用压铟法连接，与四根金线连接的铟接触点互相独立，互 不导通；

步骤2，将压好四根引线的超导电极固定在样品台上后放入材料综合物 料测量仪中，测试其电阻-温度（Resistance-temperature）性能，测试温度从 300K逐渐降低至50K，在300K至100K的降温区间，降温速度为5K/min， 每降温10K测量一次电阻值；100K至50K的降温区间，降温速度为2K/min， 每降温5K测量一次电阻值。

测得的电阻-温度（Resistance-temperature）性能曲线如图2所示，超导转 变温度点为72.5K，在低于72.5K的温度进行电学性能测试时，超导电极已 经转变为超导态，表明在超导电极上制备有机氧化镍薄膜的工艺没有影响超 导电极的超导态转变。

实施例2

步骤1，首先将醋酸镍、乙酰丙酮和乙二醇甲醚以摩尔比1:1:28混合后 搅拌5h，待充分溶解后以醋酸镍、乙酰丙酮、丙烯酸摩尔比为1:1:1加入丙 烯酸，再搅拌1.5h后陈化22h，即得到有机氧化镍溶胶；

步骤2，采用浸渍提拉法，使用提拉机将步骤1得到的有机氧化镍溶胶 在超导电极基板上进行薄膜提拉后在室温下干燥，得到有机氧化镍薄膜；

步骤3，将步骤2得到的有机氧化镍薄膜放进真空度为1×10^-3Pa的溅射 仪中，固定好掩模板，溅射靶材为铂，纯度为99.9%，对其进行顶电极的溅 射，溅射15min，即得到有机氧化镍电阻存储器薄膜。

实施例3

步骤1，首先将醋酸镍、乙酰丙酮和乙二醇甲醚以摩尔比1:1:30混合后 搅拌5.5h，待充分溶解后以醋酸镍、乙酰丙酮、丙烯酸摩尔比为1:1:1加入 丙烯酸，再搅拌1h后陈化20h，即得到有机氧化镍溶胶；

步骤2，采用浸渍提拉法，使用提拉机将步骤1得到的有机氧化镍溶胶 在超导电极基板上进行薄膜提拉后在室温下干燥，得到有机氧化镍薄膜；

步骤3，将步骤2得到的有机氧化镍薄膜放进真空度为1×10^-3Pa的溅射 仪中，固定好掩模板，溅射靶材为铂，纯度为99.9%，对其进行顶电极的溅 射，溅射12min，即得到有机氧化镍电阻存储器薄膜。

实施例4

在温度为50k下，对实施例1制得的有机氧化镍电阻存储器薄膜的电学 性能进行测试，具体步骤如下：

步骤1，将有机氧化镍电阻存储器薄膜采用四根引线法进行连接，引线 采用进线，纯度为99.9%，用金属铟将引线与测试点采用压铟法连接，其中 两根引线连接顶电极铂层其分离并独立，另外两根引线连接底电极其分离并 独立；

步骤2，将连接有四根引线的有机氧化镍电阻存储器薄膜固定在样品台 上后放入材料综合物性测量仪中，测量其阻变特性及疲劳特性，材料综合物 性测量仪设置为电学性能测试，即伏安特性（I-V）模式，并且温度以10K/min 的降温速度降至50K，温度达到50K后保温15min后进行伏安特性（I-V） 曲线测试，电流保护限设为1mA；疲劳测试的循环次数为1000次。

伏安特性曲线如图3所示，循环测试1000次后的伏安特性曲线显示出 了较稳定的双极电阻开关性能，最大开关比（R_on/off）为5。

实施例5

在温度为100k下，对实施例1制得的有机氧化镍电阻存储器薄膜的电 学性能进行测试，具体步骤如下：

步骤1，将有机氧化镍电阻存储器薄膜采用四根引线法进行连接，引线 采用进线，纯度为99.9%，用金属铟将引线与测试点采用压铟法连接，其中 两根引线连接顶电极铂层其分离并独立，另外两根引线连接底电极其分离并 独立；

步骤2，将连接有四根引线的有机氧化镍电阻存储器薄膜固定在样品台 上后放入材料综合物性测量仪中，测量其阻变特性及疲劳特性，材料综合物 性测量仪设置为电学性能测试，即伏安特性（I-V）模式，并且温度以10K/min 的降温速度降至100K，温度达到100K后保温15min后进行伏安特性（I-V） 曲线测试，电流保护限设为1mA；疲劳测试的循环次数为1000次。

伏安特性曲线如图4所示，循环测试1000次后的伏安特性曲线显示出 了较稳定的双极电阻开关性能，最大开关比（R_on/off）为1.5。

实施例6

在温度为300k下，对实施例1制得的有机氧化镍电阻存储器薄膜的电 学性能进行测试，具体步骤如下：

步骤1，将有机氧化镍电阻存储器薄膜采用四根引线法进行连接，引线 采用进线，纯度为99.9%，用金属铟将引线与测试点采用压铟法连接，其中 两根引线连接顶电极铂层其分离并独立，另外两根引线连接底电极其分离并 独立；

步骤2，将连接有四根引线的有机氧化镍电阻存储器薄膜固定在样品台 上后放入材料综合物性测量仪中，测量其阻变特性及疲劳特性，材料综合物 性测量仪设置为电学性能测试，即伏安特性（I-V）模式，并且温度以10K/min 的降温速度降至300K，温度达到300K后保温15min后进行伏安特性（I-V） 曲线测试，电流保护限设为1mA；疲劳测试的循环次数为1000次。

伏安特性曲线如图5所示，循环测试1000次后的伏安特性曲线发现有 机氧化镍有机电阻存储器薄膜的阻变特性消失了。