[發明專利]一種基于石墨烯懸梁結構的存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 201610051372.6
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN106997925A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 池憲念;張健;鄧婭;孫連峰
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯瀟瀟

1.一種基于石墨烯懸梁結構的存儲器，其特征在于，所述存儲器包括基體(5)、第一電極(1)、第二電極(2)、第三電極(3)和石墨烯懸梁(4)，其中第一電極(1)、第二電極(2)和第三電極(3)形成于基體(5)上；石墨烯懸梁(4)一端固定于第一電極(1)上，另一端懸空；第二電極(2)位于石墨烯懸梁(4)懸空一端下方，第三電極(3)未與基體(5)接觸的部分懸空于石墨烯懸梁(4)和第二電極(2)上方。

2.根據權利要求1所述的存儲器，其特征在于，所述石墨烯懸梁(4)的個數≥1。

3.根據權利要求1或2所述的存儲器，其特征在于，所述第一電極(1)的厚度大于石墨烯懸梁(4)與基體(5)之間的距離。

4.根據權利要求1-3任一項所述的存儲器，其特征在于，所述基體(5)為非金屬材料和/或非金屬氧化物材料；

優選地，所述基體(5)的材料為Si和/或SiO₂；

優選地，所述基體(5)表面具有絕緣層(6)；

優選地，所述絕緣層(6)的材料為SiO₂、Al₂O₃或HfO₂中任意一種或至少兩種的組合物。

5.根據權利要求1-4任一項所述的存儲器，其特征在于，所述第一電極(1)和第三電極(3)為金屬電極材料；

優選地，所述金屬電極材料為Au、Ag、Cu、W、Ti、Pt、Fe、Co或Ni中任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述第二電極(2)為鐵磁性金屬材料；

優選地，所述鐵磁性金屬材料為Fe、Co或Ni中任意一種金屬或至少兩種金屬的組合。

6.根據權利要求1-5任一項所述的存儲器，其特征在于，所述石墨烯懸梁為片狀石墨烯或石墨烯納米帶；

優選地，所述石墨烯懸梁采用微機械剝離法、SiC熱解外延生長法、化學氣相沉積法或氧化石墨還原法中任意一種方法制備得到。

7.根據權利要求1-6任一項所述的存儲器的制備方法，其特征在于，所述方法為：在基體(5)上通過形成光刻膠、刻蝕光刻膠和沉積電極制備存儲器。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述形成光刻膠的方式為旋涂、噴涂、噴墨打印或絲網印刷中任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷；

優選地，所述刻蝕光刻膠的方式為電子束直寫光刻；

優選地，所述沉積電極的方式為電子束蒸發或磁控濺射。

9.根據權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)在基體(5)上旋涂第一光刻膠(7)，并對第一光刻膠(7)進行刻蝕；

(2)在經過刻蝕的第一光刻膠(7)上沉積鐵磁性金屬材料形成第二電極(2)并去除第一光刻膠(7)；

(3)在基體(5)和第二電極(2)上旋涂第二光刻膠(8)，并將石墨烯(12)置于第二光刻膠(8)上，再旋涂第三光刻膠(9)；

(4)在第三光刻膠(9)上刻蝕出石墨烯懸梁(4)結構后去除第三光刻膠(9)，再旋涂第四光刻膠(10)；

(5)在第二電極(2)兩側刻蝕第二光刻膠(8)和第四光刻膠(10)，形成臺階面結構，在臺階面結構處沉積金屬電極材料形成第一電極(1)和第三電 極(3)，使第一電極(1)、第三電極(3)和第四光刻膠(10)頂部呈一平面；

(6)在第一電極(1)、第三電極(3)和第四光刻膠(10)頂部所形成的平面上旋涂第五光刻膠(11)，在第五光刻膠(11)上進行刻蝕，再沉積金屬電極材料形成第三電極(3)；

(7)去除步驟(1)～(6)中旋涂的光刻膠，得到存儲器。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述刻蝕為電子束直寫光刻；

優選地，步驟(2)中沉積鐵磁性金屬材料的方式為電子束蒸發或磁控濺射；

優選地，步驟(5)和步驟(6)中沉積金屬電極材料的方式為電子束蒸發或磁控濺射；

優選地，所述第一光刻膠(7)的厚度為石墨烯懸梁(4)與基體(5)之間的距離；

優選地，所述第一光刻膠(7)、第二光刻膠(8)、第三光刻膠(9)、第四光刻膠(10)和第五光刻膠(11)的厚度均為30～200nm。