一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器及应用
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及微/纳米材料技术领域，涉及微/纳米记忆存储器。
【背景技术】
[0002]近年来，铁电记忆存储器、磁阻记忆存储器、相变记忆存储器、阻变记忆存储器等新型的非易失性随机存储器获得国内外的广泛关注。与大体积器件相比，微/纳米记忆存储器具有耗能少、尺寸小、存储密度大等优点。基于Ni0、Zn0、ZnSn04、GeSe2等一维微/纳米线的记忆存储器具有制备工艺简单、低能耗、良好的稳定性、高读写速度和循环次数等优点在阻变存储器的领域得到了广泛的应用和研究。在非易失性记忆存储器中，数据的存储通过电阻开关性能得以实现，低阻态和高阻态分别对应二进制中的“O”和“I”。
[0003]Karen 1.Winey等将Ag纳米线分散于聚苯乙稀中形成杂化纳米薄膜。在高电压下，Ag纳米线之间形成灯丝效应，为电子的传输提供了快速通道，降低器件电阻，从而使器件从高阻态转变为低阻态，实现电阻开关效应。Zhong Lin Wang课题组利用一维ZnO微/纳米线的压电效应，构筑了两电极的柔性器件。通过对柔性器件施加应力来改变半导体与金属之间的肖特基势皇高度，从而改变器件的电阻状态。为了实现非易失型阻态存储效果，James M.Tour课题组将单壁碳纳米管的两端焊接在Si02/Si衬底上，并在底部构建一个栅电极。在栅电压的作用下电荷在碳纳米管和S12界面被俘获。这种基于单根一维单壁碳纳米管结构的纳米器件具有电阻开关效应，以及非易失性存储功能。随着数据存储状态和存储密度需求的增加，近年来多比特记忆存储器在取代“O”和“I” 二进制的记忆存储器方面获得了越来越多的关注。Wooyoung Shim等人在单根一维Ge/Si核壳纳米线上构筑两个叠加的栅电极，所构筑的内层的栅电极可控制电阻的开关，外层栅电极具有调节阻态的作用。
[0004]虽然在电阻开关和记忆存储研究方面已经获得了一些研究成果，然而在存储器领域还存在许多值得探索的问题。如:虽然热传感器和热探测器已经得到很好的发展，然而，迄今为止没有一款针对温度信号写入的非易失性记忆存储器;为了获得非易失性及多比特存储性能，研究者在设计器件时会构建栅电压或设计复杂的器件结构，从而使器件获得多阻态的存储性能。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器，能够采集不同的温度信号并长时间存储，可实现温度信号的多比特存储以及克服现有非易失性多比特记忆存储器对栅电压及特殊器件结构的依赖，
本发明是通过以下技术方案实现的。
[0006]本发明所述的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器，包括绝缘衬底(101)、单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO—维微/纳米线(102)、电极一(103)、电极二(104)、导线一(105)、导线二(106)、封装材料(107)。单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO一维微/纳米线(102)放置在绝缘衬底(101)上，单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO—维微/纳米线(102)两端分别焊接电极一(103)和电极二(104)，两端电极分别连接导线一(105)和导线二(106);封装材料(107)将整个单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO—维微/纳米线
(102)、电极一(103)和电极二( 104)封装在绝缘衬底(101)上。
[0007]测试时，将导线一(105)和导线二(106)与函数功能发生器(108)连接。
[0008]优选地，所述的单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO—维微/纳米线为ZnO晶格中含有钾元素和氯元素杂质缺陷的一维微/纳米线。
[0009]优选地，所述绝缘基底为氧化铝陶瓷基底、氮化铝陶瓷基底或氮化硅陶瓷基底。
[0010]优选地，所述的金属电极为铝、银或铂。
[0011]优选地，所述的封装材料为环氧树脂、氨基甲酸乙酯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0012]本发明还提供一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器的信息写入方法，其特征包括如下步骤:将所述的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器置于30-300 qC以内任一温度。
[0013]本发明还提供一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器的信息存储方法，其特征包括如下步骤:将所述的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器置于30-300 ciC以内任一温度，然后放置室温环境中。
[0014]本发明还提供一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器的信息擦除方法，其特征包括如下步骤:将所述的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器置于30-300 ciC以内任一温度，然后放置室温环境中，再对所述的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器施加1V的直流电压。
[0015]与现有技术相比，本发明的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器具有以下优点。
[0016](I)应用上的新突破。本发明的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器，首次实现了将温度信息直接转变为电信号并长时间存储的非易失性记忆存储器;所述的温度信号存储器能够有识别30至300°C环境内的任一温度，根据温度值的大小有区别的将信号存储于所述的温度信号存储器中，实现多比特存储性能。
[0017](2)工艺简便、体积小、轻巧便携、兼容性好。本发明的温度信号存储器无需构建栅电压和特殊器件结构就可获得非易失性和多比特存储性，简化了生产工序，节约能源消耗；本发明的温度信号存储器结构简单、体积小、制作工艺简单、成本低廉，且无需特殊的工作环境，具有很好的兼容性。
[0018](3)高效利用。本发明的温度信号存储器无需大规模、高强度的能量输入，仅需放置大气环境中即可;本发明的温度信号存储器能够重复信号写入-存储-擦除的过程，可循环利用;本发明的温度信号存储器具有多比特存储性能，增加了存储密度。实现能源的高效利用。
[0019](4)用途广泛。本发明的一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器可用于工业排热管道、供暖管道、地热等需要进行温度传感及探测的领域。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的温度信号存储器的一种典型结构示意图。其中，101为绝缘衬底、102为单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO—维微/纳米线、103为电极一、104为电极二、105为导线一、106为导线二、107为封装材料、108为函数功能发生器。
[0021]图2为本发明的温度信号存储器在100°(:、150°(:、200°(:、250°(:和300°(:下的电流电压特征曲线。
[0022]图3为本发明的温度信号存储器在100°(:、150°(:、200°(:、250°(:和300°(:的信息写入后，室温下存储性能的稳定性测试。
[0023]图4为本发明的温度信号存储器在写入的温度信号为100°C下的重复读写性能测试曲线，图片上部的实线部分为测试过程中的电流，图片下部的虚线部分为测试过程中的操作电压。
[0024]图5为本发明的温度信号存储器在写入的温度信号为150°C下的重复读写性能测试曲线，图片上部的实线部分为测试过程中的电流，图片下部的虚线部分为测试过程中的操作电压。
[0025]图6为本发明的温度信号存储器在写入的温度信号为200°C下的重复读写性能测试曲线，图片上部的实线部分为测试过程中的电流，图片下部的虚线部分为测试过程中的操作电压。
[0026]图7为本发明的温度信号存储器在写入的温度信号为250°C下的重复读写性能测试曲线，图片上部的实线部分为测试过程中的电流，图片下部的虚线部分为测试过程中的操作电压。
[0027]图8为本发明的温度信号存储器在写入的温度信号为300°C下的重复读写性能测试曲线，图片上部的实线部分为测试过程中的电流，图片下部的虚线部分为测试过程中的操作电压。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。
[0029]本发明提供一种可存储温度信号的非易失性多比特微/纳米记忆存储器，在无需栅压和特殊器件结构的情况下，能够有识别30至300°C环境内的任一温度，根据温度值的大小有区别的将信号存储于所述的温度信号存储器中，实现多比特存储性能，可用于工业排热管道、供暖管道、地热等需要进行温度传感及探测的领域。本发明的温度信号存储器利用单根钾元素和氯元素共掺杂的ZnO—维微/纳米线中的陷阱能级，通过温度对陷阱能级电子激发来调控器件的电阻状态，实现对温度信号的多比特存储性能。
[0030]图1示出的是本发明的温度信号存储器的典型结构示意图依次包括绝缘基底