CN110729297A - 石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器及制备 - Google Patents

石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器及制备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光电材料应用技术领域，提供了一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器及制备，该光电存储器包括自下而上依次设置的绝缘衬底、电荷束缚石墨炔层和电荷传输二硫化钼层；电荷传输二硫化钼层上相对设置源极和漏极；电荷束缚石墨炔层为石墨炔纳米薄膜，通过等离子刻蚀等方法获得；电荷传输二硫化钼层为二硫化钼纳米片，通过化学气相沉积法或者机械剥离获得。本发明利用石墨炔纳米薄膜作为电荷束缚层，二硫化钼作为电荷传输层，制备了非易失性多级光电存储器，实现了通过背栅脉冲和光脉冲调控石墨炔中束缚的电荷，在无背栅极作用下实现二硫化钼超低暗态电流和该存储器的多级光电存储功能；结构简单，易于制备，具有重大实用价值。

Description

石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器及制备
技术领域
本发明涉及光电材料应用技术领域，特别涉及一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器及制备。
背景技术
二硫化钼纳米片是继石墨烯之后一种稳定的二维纳米材料。不同于零带隙的石墨烯，二硫化钼具有多层间接带隙和单层直接带隙的特征，对电荷和光照反应敏感，能够用于多级的光电存储器件中。另外，石墨炔是一种新型碳同素异形体，具备独特的结构和电化学性能，目前可通过六炔基笨的交叉偶联反应等方法制备大面积的石墨炔薄膜。石墨炔在能源和催化领域受到广泛关注，但光电信息器件领域应用较少。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器及制备方法，该存储器利用正栅压的作用下，使二硫化钼的电荷束缚在石墨炔中，然后在光照或负栅压的作用下，使二硫化钼的电荷从石墨炔中释放，实现器件大的存储窗口，长时间的超低暗态电流和多级的光电存储功能。
本发明采用如下技术方案：
一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，包括自下而上依次设置的绝缘衬底、电荷束缚石墨炔层和电荷传输二硫化钼层；所述电荷传输二硫化钼层上相对设置有源极和漏极。
进一步的，所述电荷束缚石墨炔层为石墨炔纳米薄膜，通过等离子刻蚀、机械剥离、超声分散或化学气相沉积等方法获得；所述石墨炔纳米薄膜的厚度为0.7-200纳米。
进一步的，所述电荷传输二硫化钼层为二硫化钼纳米片，通过化学气相沉积法或者机械剥离获得，所述二硫化钼纳米片厚度为0.7-100纳米。
进一步的，所述源极和漏极的材质为铬、钯、铂、金、石墨烯，或为有机电极；所述源极和漏极的厚度为0.7-100纳米。
进一步的，所述绝缘衬底的材质为二氧化硅、蓝宝石、氮化铝或柔性绝缘衬底。
本发明还提供了一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器的制备方法，包括如下步骤：
S1、清洗绝缘衬底，吹干；
S2、将石墨炔转移到所述绝缘衬底上，制备电荷束缚石墨炔层；
S3、将二硫化钼转移至步骤S2中得到的所述电荷束缚石墨炔层上，制备电荷传输二硫化钼层；
S4、利用热蒸镀或电子束蒸镀在步骤S3中得到的所述电荷传输二硫化钼层上蒸镀源极和漏极，即得到所述石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器。
进一步的，步骤S1中，将绝缘衬底依次放入丙酮、乙醇、去离子水三种溶液中超声清洗15分钟，取出，吹干。
进一步的，步骤S2中，所述电荷束缚石墨炔层为石墨炔纳米薄膜，通过等离子刻蚀、机械剥离、超声分散或化学气相沉积等方法获得；所述石墨炔纳米薄膜的厚度为0.7-200纳米；步骤S3中，所述电荷传输二硫化钼层为二硫化钼纳米片，通过化学气相沉积法或者机械剥离获得，所述二硫化钼纳米片厚度为0.7-100纳米。
进一步的，步骤S2中，所述石墨炔纳米薄膜利用湿法转移法转移到所述绝缘衬底上。
进一步的，步骤S3中，所述二硫化钼纳米片为化学气相沉积法生长二硫化钼，利用湿法转移到含有所述石墨炔纳米薄膜的绝缘衬底上。
本发明的有益效果为：利用石墨炔纳米薄膜作为电荷束缚层，二硫化钼作为电荷传输层，制备了非易失性多级光电存储器，通过背栅脉冲和光脉冲调控石墨炔中束缚的电荷，进而在无背栅极作用下实现二硫化钼传输层超低暗态电流和该存储器的多级电存储和光存储功能；结构简单，易于制备，具有重大的实用价值。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器的结构示意图。
图2所示为实施例1中非易失性多级光电存储器器件的电压多级存储曲线。
图3所示为实施例1中非易失性多级光电存储器器件的光照多级存储曲线。
图中：1.源极、2.石墨炔、3.二硫化钼纳米片、4.漏极、5.绝缘衬底。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
实施例1
本发明实施例一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，包括源极铬金电极，等离子刻蚀制备的4nm厚电荷束缚层石墨炔，化学气相沉积法生长的3纳米厚二硫化钼，漏极铬金电极，带300nm厚二氧化硅的硅衬底。铬金电极中，铬电极为2纳米；金电极为18纳米。
光电存储器具体制备步骤为：首先，将绝缘衬底依次放入丙酮、乙醇、去离子水三种溶液中超声清洗15分钟，取出，吹干；接着，将石墨炔转移到硅衬底上，制备成电荷束缚层石墨炔；再次，将二硫化钼转移至电荷束缚层石墨炔上；最后，利用热蒸镀或电子束蒸镀在二硫化钼上蒸镀源极和漏极，即得到所述石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器。存储器由于石墨炔电荷的强束缚功能，在无阻挡层的情况下，具备大的存储窗口，长的存储时间以及多级的存储状态。
实施例2
本发明实施例一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，包括源极铬金电极，等离子刻蚀制备的4nm厚电荷束缚层石墨炔，机械剥离的3纳米厚二硫化钼，漏极铬金电极，绝缘衬底二氧化硅。铬金电极中，铬电极为2纳米；金电极为18纳米。
光电存储器具体制备步骤为：首先，将绝缘衬底依次放入丙酮、乙醇、去离子水三种溶液中超声清洗15分钟，取出，吹干；接着，将石墨炔转移到硅衬底上，制备成电荷束缚层石墨炔；再次，将二硫化钼转移至电荷束缚层石墨炔上；最后，利用热蒸镀或电子束蒸镀在二硫化钼上蒸镀源极和漏极，即得到所述石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器。存储器由于石墨炔电荷的强束缚功能，在无阻挡层的情况下，具备大的存储窗口，长的存储时间以及多级的存储状态。
实施例3
本发明实施例一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，包括源极铬金电极，超声分散制备的电荷束缚层石墨炔，化学气相沉积法生长的3纳米厚二硫化钼，漏极铬金电极，绝缘衬底二氧化硅。铬金电极中，铬电极为2纳米；金电极为18纳米。
光电存储器具体制备步骤为：首先，将绝缘衬底依次放入丙酮、乙醇、去离子水三种溶液中超声清洗15分钟，取出，吹干；接着，将石墨炔转移到硅衬底上，制备成电荷束缚层石墨炔；再次，将二硫化钼转移至电荷束缚层石墨炔上；最后，利用热蒸镀或电子束蒸镀在二硫化钼上蒸镀源极和漏极，即得到所述石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器。存储器由于石墨炔电荷的强束缚功能，在无阻挡层的情况下，具备大的存储窗口，长的存储时间以及多级的存储状态。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，其特征在于，包括自下而上依次设置的绝缘衬底、电荷束缚石墨炔层和电荷传输二硫化钼层；所述电荷传输二硫化钼层上相对设置有源极和漏极。
2.如权利要求1所述的石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，其特征在于，所述电荷束缚石墨炔层为石墨炔纳米薄膜，通过等离子刻蚀、机械剥离、超声分散或化学气相沉积获得；所述石墨炔纳米薄膜的厚度为0.7-200纳米。
3.如权利要求1所述的石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，其特征在于，所述电荷传输二硫化钼层为二硫化钼纳米片，通过化学气相沉积法或者机械剥离获得，所述二硫化钼纳米片厚度为0.7-100纳米。
4.如权利要求1所述的石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，其特征在于，所述源极和漏极的材质为铬、钯、铂、金、石墨烯，或为有机电极；所述源极和漏极的厚度为0.7-100纳米。
5.如权利要求1所述的石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器，其特征在于，所述绝缘衬底的材质为二氧化硅、蓝宝石、氮化铝或柔性绝缘衬底。
6.如权利要求1-5任一种所述的石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、清洗绝缘衬底，吹干；
S2、将石墨炔转移到所述绝缘衬底上，制备电荷束缚石墨炔层；
S3、将二硫化钼转移至步骤S2中得到的所述电荷束缚石墨炔层上，制备电荷传输二硫化钼层；
S4、利用热蒸镀或电子束蒸镀在步骤S3中得到的所述电荷传输二硫化钼层上蒸镀源极和漏极，即得到所述石墨炔和二硫化钼结合的非易失性多级光电存储器。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将绝缘衬底依次放入丙酮、乙醇、去离子水三种溶液中超声清洗15分钟，取出，吹干。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述电荷束缚石墨炔层为石墨炔纳米薄膜，通过等离子刻蚀、机械剥离、超声分散或化学气相沉积获得；所述石墨炔纳米薄膜的厚度为0.7-200纳米；步骤S3中，所述电荷传输二硫化钼层为二硫化钼纳米片，通过化学气相沉积法或者机械剥离获得，所述二硫化钼纳米片厚度为0.7-100纳米。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述石墨炔纳米薄膜利用湿法转移法转移到所述绝缘衬底上。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述二硫化钼纳米片为化学气相沉积法生长二硫化钼，利用湿法转移到含有所述石墨炔纳米薄膜的绝缘衬底上。
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