基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器及制备方法

本发明涉及计算机存储芯片，具体涉及一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器及制备方法。

背景技术：

1、存储器件是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，现代计算机的发展与存储器件的发展息息相关。存储器件其核心元件是存储介质，现有存储技术按存储介质可分为半导体存储器、磁性存储器和光学存储器。

2、半导体存储器，使用超大规模集成电路工艺生产，具有存取速度快、存储容量大、体积小等优点，存储单元可以外围逻辑电路制作在同一芯片，但其制作过程需要昂贵的半导体工艺设备，制作成本较高。磁表面存储器是利用涂覆在载体表面的磁性材料具有两种不同的磁化状态来表示二进制信息的“0”和“1”。其制造成本低，但保存环境要求高、读写速度慢、兼容性差。光盘存储器是是用于记录的薄层涂覆在基体上构成的记录介质。光盘存储的寿命长，安全性高，但其访问速度慢，读取数据得依靠光驱设备。

3、但是，上述的这些存储器件，其单个存储单元都依赖于存储介质的两种状态转换，存储的数据形式为二进制的“0”和“1”。随着目前大数据信息时代的来临，计算机需要存储和处理的数据量激增，传统的存储器件仅能适应二进制的信息表达，在存储同样的信息量时需要的存储单元数量过多。因此，现在亟需一种多进位制的存储器件。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器及制备方法，以解决现有技术中存在的传统的存储器件仅能适应二进制的信息表达，在存储同样的信息量时需要的存储单元数量过多之技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，提供了一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器，包括：至少1个存储单元和地址线，存储单元与地址线电连接；

4、存储单元包括衬底，以及置于衬底上的存储元件，第一电极和第二电极；存储元件分别与第一电极和第二电极电连接，第一电极和第二电极分别与地址线电连接；

5、存储元件为氧化石墨烯薄膜及还原氧化石墨烯薄膜构成的复合结构；写入数据时，对复合结构施加一电压时，设定10个不同大小的最大限制电流，使存储元件的电阻具有10个等级，分别对应数据0-9。

6、进一步的，衬底包括柔性衬底，材料为pet。

7、进一步的，对可编程十进制阻变存储器写入数据时，对复合结构施加电压的范围是0～10v。

8、进一步的，最大限制电流为4-88ma。

9、进一步的，对可编程十进制阻变存储器读取数据时，对所述复合结构施加电压为3v或7v。

10、进一步的，第一电极和第二电极之间的距离为几十到几百μm。

11、进一步的，多个所述存储单元以阵列方式与多根地址线电连接。

12、由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

13、1.核心存储单元由石墨烯材料构成，通过不同的最大限制电流改变氧化石墨烯薄膜及还原氧化石墨烯薄膜复合结构的状态从而改变存储元件的阻值，能直接存储十进制数据，单位面积存储的数据量大。

14、2.十进制不仅计数体量比二进制大，而且具有普遍适用性、转换简单性，符合人类认知习惯、运算简单，数字直观易懂。

15、第二方面，提供了一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器的制备方法，包括：

16、使用氧化石墨烯溶液在衬底上形成氧化石墨烯薄膜；

17、采用激光对氧化石墨烯薄膜表面进行还原，产生的氧化石墨烯薄膜及还原氧化石墨烯薄膜复合结构为存储元件；

18、制作存储单元的第一电极、第二电极以及地址线；

19、对阻变存储器进行封装。

20、进一步的，氧化石墨烯溶液的浓度为1-3mg/ml。

21、进一步的，采用激光对氧化石墨烯薄膜表面进行还原时，激光功率为5mw，激光刻画速度为1080mm/min。

22、由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

23、制备过程中对于存储元件基于激光还原氧化石墨烯法制备，不需要光刻机等精密设备及昂贵原材料，制作方法简单快速、成本低廉，能够应用于大规模生产，实用性强。

技术特征：

1.一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，包括：至少1个存储单元和地址线，所述存储单元与地址线电连接；

2.根据权利要求1所述的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，所述衬底包括柔性衬底，材料为pet。

3.根据权利要求1所述的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，对所述可编程十进制阻变存储器写入数据时，对所述复合结构施加电压的范围是0～10v。

4.根据权利要求3所述的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，最大限制电流为4-88ma。

5.根据权利要求1所述的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，对所述可编程十进制阻变存储器读取数据时，对所述复合结构施加电压为3v或7v。

6.根据权利要求1所述的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，所述第一电极和第二电极之间的距离为几十到几百μm。

7.根据权利要求1所述的可编程十进制阻变存储器，其特征在于，多个所述存储单元以阵列方式与多根地址线电连接。

8.一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液的浓度为1-3mg/ml。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，采用激光对氧化石墨烯薄膜表面进行还原时，激光功率为5mw，激光刻画速度为1080mm/min。

技术总结本发明提供了一种基于氧化石墨烯的可编程十进制阻变存储器，包括：至少1个存储单元和地址线，存储单元与地址线电连接；存储单元包括衬底，以及置于衬底上的存储元件，第一电极和第二电极；存储元件分别与第一电极和第二电极电连接，第一电极和第二电极分别与地址线电连接；存储元件为氧化石墨烯薄膜及还原氧化石墨烯薄膜构成的复合结构；写入数据时，对复合结构施加一电压时，设定10个不同大小的最大限制电流，使存储元件的电阻具有10个等级，分别对应数据0‑9。本发明可以解决传统的存储器件仅能适应二进制的信息表达，在存储同样的信息量时需要的存储单元数量过多的技术问题。技术研发人员：李雪松,彭立松,青芳竹受保护的技术使用者：电子科技大学（深圳）高等研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/18