本發(fā)明屬于鐵電功能材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有阻變特性的batio3微米纖維的制備方法。

背景技術(shù)：

在本發(fā)明作出之前，隨著信息技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的flash存儲(chǔ)面臨操作速度慢、損耗高、壽命短等問題，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際需要。然而傳統(tǒng)的平面batio3阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器件制備過程繁瑣、所得產(chǎn)物小、成本昂貴、靈活性差，因此也限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

batio3是重要的鐵電材料具有更高的電阻開關(guān)比，制備batio3纖維有望改善現(xiàn)狀并且實(shí)現(xiàn)在電壓調(diào)控下的阻變開關(guān)響應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，研制一種具有阻變特性的batio3微米纖維的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種具有阻變特性的batio3微米纖維的制備方法，其主要技術(shù)特征在于步驟如下：

(1)選取si片，用丙酮、無水乙醇、去離子水先后超聲；

(2)取ba(ch3coo)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中攪拌，得到溶液a；

(3)選取ti(oc4h9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液中，攪拌，得到溶液b；

(4)將pvp粉末溶于a與b的混合溶液，80℃水浴攪拌，得到溶液c；

(5)用玻璃棒在si片上紡出batio3微米纖維，將纖維在管式爐中900℃退火。

所述步驟(1)中si片為10mm*10mm，超聲15min。

所述步驟(2)中選取5.1gba(ch3coo)2粉末溶于20ml冰醋酸和20ml的乙二醇甲醚的混合溶液中攪拌半小時(shí)。

所述步驟(3)中7.4gti(oc4h9)4溶液溶于20ml乙醇和2ml乳酸的混合溶液中攪拌15分鐘。

所述步驟(4)中將0.5gpvp粉末溶于a與b的混合溶液，80℃水浴攪拌5小時(shí)后。

所述步驟(5)中將纖維在管式爐中900℃退火1小時(shí)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于合成具有阻變特性的batio3微米纖維，制備工藝簡(jiǎn)單，一步合成，制備所需原材料便宜，合成量大，制備工藝簡(jiǎn)單，具有體積，纖維靈活方便，具有很高的電阻開關(guān)比值，在電壓的調(diào)控下具備良好的阻變開關(guān)特性?？赏茝V并應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面的附圖說明和具體實(shí)施方式中進(jìn)一步進(jìn)行闡述。

附圖說明

圖1——本發(fā)明制備的具有阻變特性的batio3微米纖維的x-射線衍射圖。

圖2——本發(fā)明制備的具有阻變特性的batio3微米纖維的掃描電鏡照片圖，其中(a)為纖維的整體掃描電鏡圖，(b)為纖維的局部掃描電鏡圖。

圖3——本發(fā)明所制備的具有阻變特性的batio3微米纖維的透射電鏡和選區(qū)電子衍射圖，其中(a)為整體透射電鏡圖，(b)為局部透射電鏡圖，其中的插圖為電子衍射圖。

圖4——本發(fā)明所制備具有阻變特性的batio3微米纖維i-v示意圖。

圖5——本發(fā)明所制備具有阻變特性的batio3微米纖維的性能示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的技術(shù)思路是：

實(shí)驗(yàn)下制備形成微米纖維狀的batio3，采用簡(jiǎn)單的solgel與玻璃棒紡絲法制備，不需要昂貴的儀器設(shè)備，原材料為常見的化學(xué)藥品，加入pvp紡絲助劑后在si片上易紡出大量纖維，纖維相比于傳統(tǒng)的平面器件具有體積小靈活的特點(diǎn)，而且傳統(tǒng)的平面器件需要貴金屬作為底電極，本實(shí)驗(yàn)制備的纖維采用普通鎢絲作為接觸電極也大大降低了成本。為了能得到高開關(guān)比的阻變存儲(chǔ)器，傳統(tǒng)的平面器件需要通過半導(dǎo)體與存儲(chǔ)介質(zhì)復(fù)合來調(diào)控能帶，改變功函數(shù)進(jìn)一步提高器件性能。本實(shí)驗(yàn)制備的batio3纖維只需用腐蝕過的鎢針作為電極，形成金屬半導(dǎo)體接觸，在電壓的調(diào)控下就能測(cè)得具有高開關(guān)比值良好的阻變開關(guān)特性。目前為止還未報(bào)道過通過電壓調(diào)控來實(shí)現(xiàn)單根微米纖維的具有高開關(guān)比值的事例，本實(shí)驗(yàn)首次制備出了一種具有阻變開關(guān)特性的纖維，相比于傳統(tǒng)的平面器件具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性、突破性。本實(shí)驗(yàn)制備的纖維不僅克服了以往傳統(tǒng)平面器件的缺陷，而且該纖維在電壓的調(diào)控下同時(shí)具備良好的阻變開關(guān)特性。

下面具體說明本發(fā)明。

本發(fā)明步驟如下：

(1)將選取si片，用丙酮、無水乙醇、去離子水先后超聲；

(2)取ba(ch3coo)2粉末溶于冰醋酸和乙二醇甲醚混合溶液中攪拌，得到溶液a；

(3)選取ti(oc4h9)4溶液溶于乙醇和乳酸的混合溶液中，攪拌，得到溶液b；

(4)將pvp粉末溶于a與b的混合溶液，水浴攪拌，得到溶液c；

(5)用玻璃棒在si片上紡出batio3微米纖維，將纖維在管式爐中退火。

實(shí)施例：

選取10mm*10mm的si片，用丙酮、無水乙醇、去離子水先后超聲15min；選取ba(ch3coo)2粉末(5.1g)溶于20ml冰醋酸和20ml的乙二醇甲醚的混合溶液中，攪拌半小時(shí)后，得到溶液a；并且選取ti(oc4h9)4溶液(7.4g)溶于20ml乙醇和2ml乳酸的混合溶液中，攪拌15分鐘，得到溶液b；然后將pvp粉末(0.5g)溶于a與b的混合溶液，80℃水浴攪拌5小時(shí)后，得到溶液c。之后用玻璃棒在si片上紡出batio3微米纖維，最后將纖維在管式爐中900℃退火1小時(shí)。

如圖1，圖2，圖3，圖4所示，采用d8advance型xrd(cukαradiation，德國(guó)bruker-axs公司)測(cè)定所制備樣品的晶相結(jié)構(gòu)。采用日立公司(日本)的s4800ii型fesem(fesem，s-4800ii，hitachi)對(duì)所制備樣品的形貌進(jìn)行觀察。采用荷蘭philips-fei公司的tecnaif30場(chǎng)發(fā)射透射電鏡(hrtem，tecnaif30，fei)對(duì)樣品的晶相結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀的探測(cè)和表征。采用美國(guó)吉時(shí)利儀器公司的keithley6487對(duì)所制備的樣品進(jìn)行iv阻變性能測(cè)試。

試驗(yàn)結(jié)果表明：

圖1：

如圖所示的所有的衍射峰從左到右分別對(duì)應(yīng)于四方晶系batio3的(100)，(110)，(111，(200)，(210)，(211)，(200)晶面，圖示xrd說明了所制備的樣品中batio3的存在。

圖2：

從該圖(a)可知，實(shí)例所制備的具有阻變特性的batio3微米纖維的具有光滑的表面，纖維的長(zhǎng)度大約在7μm左右，圖(b)為纖維的截面圖，可知纖維的形狀為橢圓形。

圖3：

圖(a)高倍的透射電鏡和圖(b)選區(qū)電子衍射可以看出實(shí)例所制備的batio3微米纖維在電壓調(diào)控下的阻變存儲(chǔ)器由純的batio3構(gòu)成。其中0.28nm對(duì)應(yīng)于batio3的(110)晶面。

圖4：

循環(huán)電壓為0v-500v-0v-500v-0v。從圖中我們可以看到，合成的batio3微米纖維在電壓的調(diào)控下，實(shí)現(xiàn)了電阻從高阻狀態(tài)切換到低阻狀態(tài)，又從低阻狀態(tài)復(fù)位到高阻狀態(tài)的阻變開關(guān)行為。

圖5：

從圖中我們可以看到，合成的batio3微米纖維具有明顯的阻變開關(guān)行為，電阻開關(guān)比值(on/off)達(dá)到10⁶。

根據(jù)上述研究結(jié)果可知：我們制備的具有阻變特性的batio3微米纖維制備程序簡(jiǎn)單，成本低廉，合成量大，在電壓的調(diào)控下具備良好的阻變開關(guān)性能，因此可推廣并應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

因此，從上述實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)和圖表分析可以看出，本發(fā)明首次制備了一種具有阻變特性的batio3微米纖維，并且制備過程簡(jiǎn)單，成本低廉，在電壓調(diào)控下具有良好的阻變開關(guān)特性，適于工業(yè)應(yīng)用。