CN113488587B - 一种基于银和氧化石墨烯的crs阻变存储器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CRS阻变存储器及其制备方法，所述阻变存储器包括衬底(1)和设置在其上方的阻变单元，所述阻变单元包括由下至上依次设置的底电极(2)、中间层和顶电极(3)，所述阻变单元具有一个或多个。本发明提供的CRS阻变存储器，采用氧化石墨烯和银纳米粒子构成中间层，与顶电极和底电极构成一个或多个阻变单元，表现出CRS特性，有效解决了Crossbar阵列中未被选择单元的潜通路电流问题。本发明提供的CRS阻变存储器的制备方法，操作简单，成本低廉，易于实现阻变存储器单元的小型化和集成化，适合规模化工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及存储器技术领域，具体涉及一种CRS阻变存储器，尤其涉及一种基于银和氧化石墨烯的CRS阻变存储器及其制备方法。
背景技术
随着微电子技术的发展，各种电子设备朝着小型化、集成化方向不断发展，对信息存储提出了更高的要求。而在传统电子设备中，以闪存为代表的存储器存在存储密度低、功耗高、读写速度慢等缺点，这严重制约了电子设备的发展。为解决这一问题，人们提出了许多新型的存储器，如阻变存储器(RRAM)、磁性存储器、相变存储器和铁电存储器等。其中，阻变存储器利用阻变材料在不同的外加电压下，对外表现不同的电阻值的特性来实现新型存储，其不仅功耗低、存储密度高、读写速度快、结构简单，而且制作工艺与CMOS工艺相兼容，可以实现集成化制造。
阻变存储器器件具有简单的二端结构和较小的尺寸，将其集成到Crossbar(交叉开关矩阵)中，可实现高密度存储。但是，Crossbar结构的RRAM器件多存在潜在路径电流问题。潜在路径是指电流通过被取消选择的单元所占据的路径，这不利于对存储单元的操作，因为其可能改变存储单元中存储的电荷，从而导致对存储单元状态的错误读取。
目前，常用的解决潜在路径问题的方法有两种，一种为将二极管或晶体管等无源器件与忆阻器相连，构成1D1R(1个二极管连接一个忆阻器)、1T1R(1个晶体管连接一个忆阻器)结构，其缺点是1D1R结构仅适用于单极性的器件，而1T1R结构则需要额外的选通信号(晶体管为三端器件)；另一种为在Crossbar阵列中采用CRS(互补阻性开关)结构，CRS阻变存储器由两个BRS(双极阻性开关)组成，它们以反向串联的方式连接，由一个公共金属电极隔开。在这种结构的器件中，总有一个BRS在低电压下处于高阻态，故可以有效解决Crossbar阵列中未被选择单元的潜通路电流问题。但是，该种方法常因CRS阻变存储器的保持性和耐久性不佳而无法很好地解决潜在路径电流的问题。
因此，亟需提供一种保持性和耐久性良好的CRS阻变存储器及其制备方法，以解决现有Crossbar结构中存在的潜在路径电流的问题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种CRS阻变存储器，该阻变存储器采用顶电极/氧化石墨烯/银纳米粒子/氧化石墨烯/底电极构成一个或多个阻变单元，表现出CRS特性，组成的阻变存储器具有较好的循环稳定性，且制备方法操作简单，成本低廉，易于实现小型化和集成化，从而完成了本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：
第一方面，提供一种CRS阻变存储器，所述阻变存储器包括衬底1和设置在其上方的阻变单元，
所述阻变单元包括由下至上依次设置的底电极2、中间层和顶电极3，
所述阻变单元具有一个或多个。
第二方面，提供一种CRS阻变存储器的制备方法，优选用于制备第一方面所述的CRS阻变存储器，所述方法包括以下步骤：
步骤1，清洗衬底和底电极；
步骤2，在底电极的上表面制备第二阻变层；
步骤3，在第二阻变层上表面制备中间电极层；
步骤4，在中间电极层上表面制备第一阻变层；
步骤5，在第一阻变层上表面形成顶电极。
第三方面，提供一种第二方面所述制备方法制备得到的CRS阻变存储器。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)本发明提供的CRS阻变存储器，采用氧化石墨烯和银纳米粒子构成中间层，与顶电极和底电极构成一个或多个阻变单元，表现出CRS特性，有效解决了Crossbar阵列中未被选择单元的潜通路电流问题；
(2)本发明提供的CRS阻变存储器的制备方法，操作简单，成本低廉，易于实现阻变存储器单元的小型化和集成化，适合规模化工业应用；
(3)本发明提供的制备方法制备得到的阻变存储器，具有较好的循环稳定性。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的CRS阻变存储器的剖视图；
图2示出根据本发明一种优选实施方式的CRS阻变存储器的俯视结构示意图；
图3示出根据本发明一种优选实施方式的CRS阻变存储器制备方法的步骤；
图4-1～4-6示出根据本发明一种优选实施方式的CRS阻变存储器的制作工艺流程图；
图5示出本发明实施例1中制备的阻变存储器在高阻态和低阻态之间循环1次的电流-电压循环扫描图；
图6示出本发明实施例1中制备的阻变存储器在高阻态和低阻态之间循环10次的电流-电压循环扫描图；
图7示出本发明实施例1中制备的阻变存储器在高阻态和低阻态之间循环20次的电流-电压循环扫描图；
图8示出本发明实施例2中制备的阻变存储器在高阻态和低阻态之间循环1次及10次的电流-电压循环扫描图；
图9示出本发明实施例1中制备的阻变存储器的电流开关比随电压变化图；
图10示出本发明实施例1中制备的阻变存储器的保持时间图。
附图标号说明：
1-衬底；
2-底电极；
3-顶电极；
4-第一阻变层；
5-中间电极层；
6-第二阻变层。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明的第一方面，提供了一种CRS阻变存储器，所述阻变存储器包括衬底1和设置在其上方的阻变单元，
所述阻变单元包括由下至上依次设置的底电极2、中间层和顶电极3，
所述阻变单元具有一个或多个。
在本发明中，构成衬底1的材料不受限制，优选地，可以由导电玻璃、聚乙烯对苯二酸脂(PET)、聚酰亚胺和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种或多种构成。
更优选地，所述衬底1由导电玻璃和/或聚乙烯对苯二酸脂(PET)制备得到。
例如，所述衬底1为导电玻璃。
根据本发明一种优选的实施方式，所述底电极2为氧化物电极、氮化物电极和金属电极中的一种或多种。
在进一步优选的实施方式中，所述底电极2为氧化物电极和/或金属电极，优选为ITO电极、Pt电极、Au电极和Al电极中的一种或多种，更优选为ITO电极。
优选地，所述底电极2的厚度为100～300nm，优选为150～250nm。
根据本发明一种优选的实施方式，所述顶电极3为金属单质电极和/或合金电极，优选为金属单质电极。
优选地，所述顶电极3选自Al电极、Pt电极和Au电极中的一种或多种，优选为Al电极。
根据本发明一种优选的实施方式，所述中间层包括由上到下依次设置的第一阻变层4、中间电极层5和第二阻变层6，其中，
所述第二阻变层6设置在底电极2的上表面，如图1所示。
在进一步优选的实施方式中，所述顶电极3设置在第一阻变层4的上表面，
优选地，所述顶电极3具有1个或多个，呈阵列形式设置在第一阻变层4上，如图1和2所示。
其中，1个或多个顶电极，与位于其下方的中间层、底电极，共同组成了1个或多个阻变单元。
根据本发明一种优选的实施方式，所述第一阻变层4和第二阻变层6的构成材料可以相同或不同，
优选地，所述第一阻变层4和第二阻变层6的构成材料相同。
在进一步优选的实施方式中，所述第一阻变层4和第二阻变层6的材料为氧化物、高分子有机物和硫系化合物中的一种或多种；
优选地，所述第一阻变层4和第二阻变层6的材料选自氧化石墨烯、鸡蛋蛋白、二氧化硅、五氧化二钽、氧化锌和硒化亚锗中的一种或多种。
在更进一步优选的实施方式中，所述第一阻变层4和第二阻变层6的材料为氧化石墨烯和/或鸡蛋蛋白；
优选地，所述第一阻变层4和第二阻变层6的材料为氧化石墨烯。
本发明人研究发现，氧化石墨烯(GO)是一种很有前途的阻变材料，具有加工简单、灵活性高的特点。此外，与其他阻变材料相比，氧化石墨烯具有较好的水溶性，可以采用滴涂、旋涂、沉积等方法将均匀地转移到衬底上。
根据本发明一种优选的实施方式，所述中间电极层5的材料选自银纳米粒子、铜纳米粒子和金属铜中的一种或多种；
优选为银纳米粒子和/或铜纳米粒子；
更优选地，所述中间电极层5的材料为银纳米粒子(Ag-NPS)。
在本发明中，选择银纳米粒子作为中间电极层的材料是因为银作为活性电极，容易被氧化产生银离子，而在阻变层中形成导电细丝，可以导致器件电阻的变化。
在本发明中，采用氧化石墨烯/银纳米粒子/氧化石墨烯组成的中间层，可以利用银离子在氧化石墨烯中的迁移比较困难的特点，使得器件的操作电压和可靠性都得到显著提升。
本发明所述的CRS阻变存储器，优选采用顶电极/GO/Ag-NPS/GO/底电极构成一个或多个阻变单元，表现出CRS特性，可以有效解决Crossbar阵列中未被选择单元的潜通路电流问题。在该体系结构中，产生最小的理论单元尺寸，即4F2/n，其中F是最小特征尺寸，n是使用三维堆叠时的层数，因此可提高集成度和性能，降低功耗。
本发明的第二方面，提供了一种CRS阻变存储器的制备方法，优选用于制备第一方面所述的CRS阻变存储器，所述方法包括以下步骤，如图3所示：
步骤1，清洗衬底和底电极；
步骤2，在底电极的上表面制备第二阻变层；
步骤3，在第二阻变层上表面制备中间电极层；
步骤4，在中间电极层上表面制备第一阻变层；
步骤5，在第一阻变层上表面形成顶电极。
以下进一步描述所述CRS阻变存储器的制备方法：
步骤1，清洗衬底和底电极，如图4-1和图4-2所示。
根据本发明一种优选的实施方式，采用丙酮、乙醇和去离子水依次对衬底和底电极进行清洗，
优选为超声清洗，清洗时间为10～20min，优选为15min。
其中，将衬底和底电极清洗后，将底电极边缘处进行掩蔽，以便于引出阻变存储器的电极。
步骤2，在底电极的上表面制备第二阻变层，如图4-3所示。
其中，步骤2包括以下子步骤：
步骤2-1，制备第二阻变层溶液。
根据本发明一种优选的实施方式，所述第二阻变层为氧化物、高分子有机材料和硫系化合物中的一种或多种。
优选地，所述第二阻变层选自氧化石墨烯、鸡蛋蛋白、二氧化硅、五氧化二钽、氧化锌和硒化亚锗中的一种或多种；
更优选地，所述第二阻变层为氧化石墨烯和/或鸡蛋蛋白，如为氧化石墨烯。
在进一步优选的实施方式中，当第二阻变层为氧化石墨烯时，其溶液的质量分数为0.3wt％～0.8wt％，优选为0.4wt％～0.7wt％，如0.5wt％。
优选地，所述氧化石墨烯溶液通过将氧化石墨烯溶解在去离子水中，然后超声处理1～3h，如2h得到。
根据本发明的实施例，将50mg的GO粉末溶解在10mL去离子水中，超声2h，制备得到质量分数为0.5wt％的GO溶液。
根据本发明另一种优选的实施方式，当第二阻变层为鸡蛋蛋白时，通过将其制备成鸡蛋蛋白溶液获得，优选所述鸡蛋蛋白与去离子水的体积比为6：(60～100)，优选为6:80。
其中，所述鸡蛋蛋白溶液通过将鸡蛋蛋白溶解在去离子水中，然后超声处理1～3h，如2h得到。
步骤2-2，将第二阻变层溶液旋涂在底电极的上表面，固化，得到第二阻变层。
根据本发明一种优选的实施方式，当第二阻变层为氧化石墨烯时，所述旋涂的转速为500～1500r/s，优选为800～1200r/s，如1000r/s；
所述旋涂的时间为40～80s，优选为50～70s，如60s。
其中，采用上述旋涂转速和旋涂时间可以使第二阻变层溶液均匀地附着在底电极表面。
在进一步优选的实施方式中，所述固化的温度为90～110℃，优选为95～105℃，如100℃；
所述固化的时间为20～40min，优选为25～35min，如30min。
根据本发明另一种优选的实施方式，当第二阻变层为鸡蛋蛋白时，所述旋涂分步进行，包括初步旋涂和再次旋涂。
优选地，所述初步旋涂的转速为500～1500r/s，优选为800～1200r/s，如1000r/s；
所述旋涂的时间为3～8s，优选为4～6s，如5s；
所述再次旋涂的转速为3000～5000r/s，优选为3500～4500r/s，如4000r/s；
所述旋涂的时间为20～40s，优选为25～35s，如30s。
在进一步优选的实施方式中，所述固化的温度为90～115℃，优选为95～110℃，如105℃；
所述固化的时间为5～15min，优选为7～13min，如10min。
步骤3，在第二阻变层上表面制备中间电极层，如图4-4所示。
根据本发明一种优选的实施方式，所述中间电极层5的材料选自银纳米粒子、铜纳米粒子和金属铜中的一种或多种；
优选为银纳米粒子和/或铜纳米粒子；
更优选地，所述中间电极层5的材料为银纳米粒子。
在进一步优选的实施方式中，所述银纳米粒子以溶液的形式制备中间电极层，优选按照包括以下步骤的方法制备：
首先，制备AgNO3溶液，加热至沸腾；
然后，向上述溶液中加入柠檬酸三钠溶液，加热；
最后，将得到的银胶溶液冷却，得到银纳米粒子溶液。
优选地，AgNO3溶液中，将60重量份的AgNO3溶解在250～350体积份，优选300体积份的去离子水中，其中1重量份为1mg，1体积份为1ml。
所述柠檬酸三钠溶液的质量分数为0.5wt％～1.5wt％，优选为0.8wt％～1.2wt％，更优选为1wt％；
基于AgNO3溶液中300体积份的去离子水，加入的柠檬酸三钠溶液的体积为5～15体积份，优选为6～12体积份，如8体积份。
其中，将柠檬酸三钠溶液缓慢加到AgNO3溶液中，边加边搅拌，直至溶液沸腾后，再持续加热1～8min，优选3～7min，如6min，获得银胶溶液。
将获得的银胶溶液自然冷却24h，得到银纳米粒子溶液。
根据本发明一种优选的实施方式，将步骤2制备得到的第二阻变层浸泡在中间电极层制备材料的溶液中一段时间，然后固化，制备得到所述中间电极层。
在进一步优选的实施方式中，所述浸泡时间为3～7h，优选为4～6h，如5h。
在更进一步优选的实施方式中，所述固化温度为90～110℃，固化时间为5～15min，
优选地，所述固化温度为95～105℃，固化时间为8～12min；
更优选地，所述固化温度为100℃，固化时间为10min。
步骤4，在中间电极层上表面制备第一阻变层，如图4-5所示。
根据本发明一种优选的实施方式，所述第一阻变层为氧化物、高分子有机材料和硫系化合物中的一种或多种；
优选地，所述第一阻变层选自氧化石墨烯、鸡蛋蛋白、二氧化硅、五氧化二钽、氧化锌和硒化亚锗中的一种或多种；
更优选地，所述第一阻变层为氧化石墨烯和/或鸡蛋蛋白，如为氧化石墨烯。
在进一步优选的实施方式中，当第一阻变层为氧化石墨烯时，起溶液的质量分数为0.3wt％～0.8wt％，优选为0.4wt％～0.7wt％，如0.5wt％。
优选地，所述氧化石墨烯溶液通过将氧化石墨烯溶解在去离子水中，然后超声处理1～3h，如2h得到。
根据本发明的实施例，将50mg的GO粉末溶解在10mL去离子水中，超声2h，制备得到0.5％的GO溶液。
根据本发明另一种优选的实施方式，当第一阻变层为鸡蛋蛋白时，通过将其制备成鸡蛋蛋白溶液获得，优选所述鸡蛋蛋白与去离子水的体积比为6：(60～100)，优选为6:80。
其中，所述鸡蛋蛋白溶液通过将鸡蛋蛋白溶解在去离子水中，然后超声处理1～3h，如2h得到。
在本发明中，通过旋涂的方法在中间电极层的上表面制备第一阻变层。
根据本发明一种优选的实施方式，当第一阻变层为氧化石墨烯时，所述旋涂的转速为500～1500r/s，优选为800～1200r/s，如1000r/s；
所述旋涂的时间为40～80s，优选为50～70s，如60s。
其中，采用上述旋涂转速和旋涂时间可以使第一阻变层溶液均匀地附着在中间电极层表面。
在进一步优选的实施方式中，所述固化的温度为90～110℃，优选为95～105℃，如100℃；
所述固化的时间为20～40min，优选为25～35min，如30min。
根据本发明另一种优选的实施方式，当第一阻变层为鸡蛋蛋白时，所述旋涂分步进行，包括初步旋涂和再次旋涂。
优选地，所述初步旋涂的转速为500～1500r/s，优选为800～1200r/s，如1000r/s；
所述旋涂的时间为3～8s，优选为4～6s，如5s；
所述再次旋涂的转速为3000～5000r/s，优选为3500～4500r/s，如4000r/s；
所述旋涂的时间为20～40s，优选为25～35s，如30s。
在进一步优选的实施方式中，所述固化的温度为90～115℃，优选为95～110℃，如105℃；
所述固化的时间为5～15min，优选为7～13min，如10min。
步骤5，在第一阻变层上表面形成顶电极，如图4-6所示。
根据本发明一种优选的实施方式，采用真空蒸镀的方法在第一阻变层上蒸镀顶电极，所述蒸镀的顶电极呈阵列形式排列。
在进一步优选的实施方式中，所述真空蒸镀的真空度为1.0×10-3Pa～3.0×10- 3Pa，优选为1.5×10-3Pa～2.5×10-3Pa，更优选为2.0×10-3Pa。
本发明所述的CRS阻变存储器的制备方法，操作简单，成本低廉，易于实现阻变存储器单元的小型化和集成化，适合规模化工业应用。
本发明的第三方面，提供了一种第二方面所述方法制备得到的CRS阻变存储器。
根据本发明的实施例，所述CRS阻变存储器具有较好的循环稳定性，其在一个半轴可以完成两次切换，表现出CRS特性，可以有效解决Crossbar阵列中未被选择单元的潜通路电流问题。
实施例
以下通过具体实例进一步描述本发明，不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
实施例1
按照下述步骤制备基于银和氧化石墨烯的CRS阻变存储器：
(1)清洗所述衬底(导电玻璃)及附着在衬底表面的ITO底电极：首先把ITO玻璃放入丙酮中超声清洗15min；然后把ITO玻璃放入乙醇中超声清洗15min；最后把ITO玻璃放入去离子水中超声清洗15min，并将ITO边缘处掩蔽以便引出阻变存储器的ITO电极。
(2)将50mg的GO粉末溶解在10mL去离子水中，超声2h；将得到的浓度为0.5wt％的GO溶液旋涂在底电极表面，匀胶机的转速设置在1000r/s，旋涂时间为60s，然后放入烘干箱中100℃加热固化30min，得到第二阻变层。
(3)用电子精密天平称取60mg的AgNO3及80mg的柠檬酸三钠；将称取的AgNO3溶解在300mL的去离子水中，加热至沸腾；将8mL浓度为1％的柠檬酸三钠溶液缓慢加到上述溶液里,并且边加边进行搅拌，直至溶液沸腾后再继续加热6分钟，将得到的银胶溶液自然冷却24h，得到银纳米粒子溶液；
将第二阻变层浸泡在银纳米粒子溶液中5h，然后放入烘干箱中100℃加热固化10min，得到中间电极层。
(4)将50mg的GO粉末溶解在10mL去离子水中，超声2h；将得到的浓度为0.5wt％的GO溶液旋涂在中间电极层的上表面，匀胶机的转速设置在1000r/s，旋涂时间为60s，然后放入烘干箱中100℃加热固化30min，得到第一阻变层。
(5)通过真空蒸镀法在第一阻变层上表面蒸镀铝电极，蒸镀的真空度为2.0×10- 3Pa，得到具有Al/GO/Ag-NPS/GO/ITO结构的阻变存储器。
实施例2
本实施例所述CRS阻变存储器的制备方法与实施例1相似，区别在于制备基于银和鸡蛋蛋白的CRS阻变存储器，具体区别如下：
步骤(2)中：
将6mL的鸡蛋蛋白与80mL去离子水混合，超声2h，得到鸡蛋蛋白溶液；将其旋涂在底电极表面，匀胶机设置为低速1000r/s旋涂5s，然后高速4000r/s旋涂30s，最后放入烘干箱中105℃加热固化10min，得到第二阻变层。
步骤(4)中：将6mL的鸡蛋蛋白与80mL去离子水混合，超声2h，得到鸡蛋蛋白溶液；将其旋涂在中间电极层的上表面，匀胶机设置为低速1000r/s旋涂5s，然后高速4000r/s旋涂30s，最后放入烘干箱中105℃加热固化10min，得到第一阻变层。
实验例
实验例1
采用Keithley 4200-SCA半导体参数测试系统，对实施例1和实施例2中制备得到的阻变存储器进行电学特性测试，将接地探针连接底电极表面，将另一个探针连接Al顶电极。
其中，电流-电压测试循环顺序为1’→2’→3’→4’，先正向扫描，然后再回到0V，再负向扫描，然后再回到0V。
图5～7分别示出了实施例1制备的阻变存储器在高阻态和低阻态之间循环1次、10次和20次的电流-电压循环扫描图，展示了该基于银和氧化石墨烯的CRS阻变存储器的循环耐受性(指存储器在高阻态和低阻态之间能够循环转换的次数，即器件可重复擦写的次数)，由图5～7可以看出，本发明实施例1制备的阻变存储器具有较好的循环稳定性。
图8示出了实施例2制备的阻变存储器在高阻态和低阻态之间循环1次、10次的电流-电压循环扫描图，从图8可以看出，基于银和鸡蛋蛋白的CRS阻变存储器具有较大的电流开关比，但器件的循环耐受性与实施例1相比稍差。
图9示出了实施例1制备的阻变存储器的电流开关比随电压的变化情况，由图9可以看出，所述阻变存储器在一个半轴可以完成两次切换，表现出CRS特性，从而有效解决了Crossbar阵列中未被选择单元的潜通路电流问题。
图10示出了实施例1制备的阻变存储器的保持时间，由图10可以看出，在1V的读取电压下，该阻变存储器在10000s内，电阻没有发生明显的改变，表明该器件具有较好的保持特性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种CRS阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述阻变存储器包括衬底(1)和设置在其上方的阻变单元，
所述阻变单元包括由下至上依次设置的底电极(2)、中间层和顶电极(3)，
所述阻变单元具有多个；
所述中间层包括由上到下依次设置的第一阻变层(4)、中间电极层(5)和第二阻变层(6)；
所述第一阻变层(4)和第二阻变层(6)的构成材料为鸡蛋蛋白；
所述中间电极层(5)的材料选自银纳米粒子；
所述方法包括以下步骤：
步骤1，清洗衬底(1)和底电极(2)；
步骤2，在底电极(2)的上表面制备第二阻变层(6)；
步骤3，在第二阻变层(6)上表面制备中间电极层(5)；
步骤4，在中间电极层(5)上表面制备第一阻变层(4)，所述第一阻变层(4)和第二阻变层(6)的构成材料相同；
步骤5，在第一阻变层(4)上表面形成顶电极(3)；
步骤2包括以下子步骤：
步骤2-1，制备第二阻变层溶液，通过将鸡蛋蛋白溶解在去离子水中，然后超声处理1～3h得到鸡蛋蛋白溶液，鸡蛋蛋白与去离子水的体积比为6：(60～100)；
步骤2-2，将第二阻变层溶液旋涂在底电极的上表面，固化，得到第二阻变层，所述旋涂分步进行，包括初步旋涂和再次旋涂，所述初步旋涂的转速为800～1200r/s，所述旋涂的时间为4～6s，所述再次旋涂的转速为3500～4500r/s，所述旋涂的时间为25～35s，所述固化的温度为95～110℃，所述固化的时间为7～13min；
步骤3中，将步骤2制备得到的第二阻变层(6)浸泡在中间电极层制备材料的溶液中，然后固化；
所述浸泡时间为3～7h，
所述中间电极层的材料为银纳米粒子，所述银纳米粒子以溶液的形式制备中间电极层，按照包括以下步骤的方法制备：
首先，将60重量份的AgNO3溶解在250～350体积份，制备AgNO3溶液，加热至沸腾；
然后，向上述溶液中加入柠檬酸三钠溶液，所述柠檬酸三钠溶液的质量分数为0.8wt％～1.2wt％，基于AgNO3溶液中300体积份的去离子水，加入的柠檬酸三钠溶液的体积为6～12体积份，加热；
最后，将得到的银胶溶液冷却，得到银纳米粒子溶液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述底电极(2)为氧化物电极、氮化物电极和金属电极中的一种或多种；
所述顶电极(3)为金属单质电极和/或合金电极。
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