一种范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器及其制备方法

本发明涉及器存储和类脑神经形态计算，更具体地，涉及一种范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器及其制备方法。

背景技术：

1、在新型电子器件中，忆阻器具有非易失性、低功耗和高集成度等优点，被认为在数据存储、逻辑运算和类脑神经形态计算等领域具有广泛的应用前景。近年来，卤化物杂化钙钛矿由于具有光吸收系数高、载流子迁移率大等特性，在光电领域中广泛应用，此外，作为一种离子型晶体，其离子迁移等效应引起的电流迟滞现象和忆阻器在外电场作用下产生非线性的可变电阻效应很好的匹配，因此，卤化物杂化钙钛矿可用作忆阻器的功能层。

2、钙钛矿单晶由于无晶界和结构的均匀性，通常具有较低的缺陷密度，有利于提高载流子的迁移率和寿命，从而增强材料的光电性能，因此，卤化物杂化钙钛矿单晶用作忆阻器功能层有利于提高阵列器件的均匀性。而常规的卤化物杂化钙钛矿单晶的制备周期需要至少一周，而且制备得到的卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度和形状不统一，很难控制，不利于大规模集成。

3、此外，常规忆阻器的金属电极一般通过物理气相沉积工艺(pvd)制备，如真空蒸镀和磁控溅射等。专利cn115666217a公开了一种基于卤素杂化钙钛矿的自整流忆阻器及其制备方法，通过在卤化物杂化钙钛矿上采用热蒸镀法制备条形ag电极，卤化物杂化钙钛矿、ag电极和底部的商用ito电极构成了忆阻器件，实现了整流和存储的功能。然而，通过pvd工艺沉积电极时，高能粒子直接轰击卤化物杂化钙钛矿功能层表面，在功能层表面和近表面区域产生晶格缺陷，如空位、间隙原子等，这些缺陷可能会影响功能层的晶体质量和电学性质，从而降低忆阻器的性能，增大忆阻器能耗。

4、因此，开发一种能够降低卤化物杂化钙钛矿单晶的制备周期、制得的卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度和形状统一、且降低忆阻器能耗的范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器的制备方法，是具有极大的经济价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术制备卤化物杂化钙钛矿单晶的周期过长、制得的卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度和形状不统一、且忆阻器能耗高的问题，而提供一种范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器的制备方法，包括如下步骤：

4、s1.利用钙钛矿前驱体溶液，通过逆温结晶法制备钙钛矿块状单晶；

5、s2.研磨钙钛矿块状单晶，并压片制成钙钛矿单晶压片；

6、s3.利用热缓释材料在钙钛矿单晶压片上制备热缓释层；

7、s4.在热缓释层上蒸镀电极，再利用热分解法去除热缓释层，即得范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器；

8、所述热缓释材料为质量百分数1wt.％-5wt.％的聚碳酸丙烯酯(ppc)溶液。

9、本发明范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器的制备方法大大缩短了卤化物杂化钙钛矿单晶的制备周期，使制得的大量卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度和形状统一，且利用该方法制备的忆阻器具有低能耗的优点。

10、具体地，本发明通过将逆温结晶法制备得到的钙钛矿块状单晶研磨成粉末，并压片制成钙钛矿单晶压片，由于压片不需要大面积的钙钛矿单晶，所以大大缩短了卤化物杂化钙钛矿单晶的制备周期，从至少一周降低至1-2天，且制得的大量卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度、形状和重量统一，有利于进行大规模集成和阵列的制备。

11、本发明通过在钙钛矿单晶压片上引入热缓释层，使忆阻器的电极和功能层(即钙钛矿单晶压片)界面直接以范德华力接触，可在蒸镀电极过程中，有效防止高能粒子对卤化物杂化钙钛矿功能层(即钙钛矿单晶压片)表面的轰击破坏，避免在功能层表面和近表面区域产生空位、间隙原子等晶格缺陷，从而降低忆阻器的能耗。

12、优选地，所述热缓释材料为质量百分数3wt.％的聚碳酸丙烯酯(ppc)溶液。

13、优选地，所述聚碳酸丙烯酯(ppc)溶液的溶剂为苯甲醚、乙酸乙酯、二氯甲烷中的至少一种。

14、优选地，所述钙钛矿为cspbbr3、cspbi3、mapbbr3、cspbi3中的至少一种。

15、优选地，当所述钙钛矿为cspbbr3时，所述钙钛矿前驱体溶液含有摩尔比为1:(1-2)的csbr和pbbr2。

16、更为优选地，当所述钙钛矿为cspbbr3时，所述钙钛矿前驱体溶液含有摩尔比为1:2的csbr和pbbr2。

17、优选地，当所述钙钛矿为mapbbr3时，所述钙钛矿前驱体溶液含有摩尔比为1:(0.8-1.2)的pbbr2和mabr(甲胺氢溴酸盐)

18、更为优选地，当所述钙钛矿为mapbbr3时，所述钙钛矿前驱体溶液含有摩尔比为1:1的pbbr2和mabr(甲胺氢溴酸盐)。

19、优选地，步骤s1中，所述逆温结晶法是指先升高钙钛矿前驱体溶液的温度析出籽晶，取出籽晶，放入新的钙钛矿前驱体溶液中继续生长，得到钙钛矿块状单晶。

20、更为优选地，所述析出籽晶的温度为80-85℃，时间为0.5-2h。

21、更为优选地，所述继续生长的温度为75-85℃，时间为24-48h。

22、优选地，步骤s2中，所述压片的压力为10-25pa，温度为25-200℃，时间为20-60min。

23、优选地，步骤s2中，所述钙钛矿单晶压片为直径0.5-2cm的圆形。

24、优选地，所述步骤s3具体为：在钙钛矿单晶压片上旋涂热缓释材料，然后进行热处理，得到热缓释层。

25、更为优选地，所述旋涂的转速为2000-3500rpm，时间为20-30s。

26、更为优选地，所述热处理的温度为90-100℃，时间为5-15min。

27、优选地，步骤s4中，所述电极的材料为au、ag、al中的至少一种。

28、优选地，步骤s4中，所述电极的厚度为40-100nm。

29、优选地，步骤s4中，所述热分解法的温度为250-300℃，时间为20-60min。

30、第二方面，本发明提供了一种范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器，其由第一方面所述制备方法制备得到。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、本发明范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器的制备方法大大缩短了卤化物杂化钙钛矿单晶的制备周期，使制得的大量卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度和形状统一，且利用该方法制备的忆阻器具有低能耗的优点。

33、具体地，本发明通过将逆温结晶法制备得到的钙钛矿块状单晶研磨成粉末，并压片制成钙钛矿单晶压片，由于压片不需要大面积的钙钛矿单晶，所以大大缩短了卤化物杂化钙钛矿单晶的制备周期，从至少一周降低至1-2天，且制得的大量卤化物杂化钙钛矿单晶的厚度、形状和重量统一，有利于进行大规模集成和阵列的制备。

34、本发明通过在钙钛矿单晶压片上引入热缓释层，使忆阻器的电极和功能层(即钙钛矿单晶压片)界面直接以范德华力接触，可在蒸镀电极过程中，有效防止高能粒子对卤化物杂化钙钛矿功能层(即钙钛矿单晶压片)表面的轰击破坏，避免在功能层表面和近表面区域产生空位、间隙原子等晶格缺陷，从而降低忆阻器的能耗。

35、另外，本发明范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器的制备方法通过低缺陷接触方式连接忆阻器的电极和功能层(即钙钛矿单晶压片)界面，而使得忆阻器的阻变过程发生在功能层内部，使忆阻器的阻变机制分析不受电极和功能层界面缺陷的影响。

36、本发明制备得到的范德华接触的钙钛矿单晶压片忆阻器，具有连续可变的忆阻性能和低能耗特性，可模拟生物突触可塑性。