[發明專利]近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710527432.1
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107369687B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 韓素婷;翟永彪;周曄
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L27/11517
• 分類號: H01L27/11517;H01L29/22;H01L29/423;H01L29/788
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開了近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器及其制備方法，從上至下依次包括：源漏電極、半導體層、隧穿層、浮柵層、阻擋層、柵極和基底；其中，所述半導體層由ZnO制成，所述浮柵層由上轉換熒光納米顆粒制成。本發明利用上轉換熒光納米顆粒在近紅外光作用下發出紫外光，ZnO半導體吸收紫外光產生載流子，在電場作用下，產生的載流子被捕獲在浮柵層中。在這個過程中，近紅外光間接增加了可被捕獲的載流子數目，有效增強了存儲器存儲窗口并且實現了多比特存儲。同時，本發明利用價格低廉的ZnO作為存儲器半導體層，顯著降低了存儲器價格。相比傳統晶體管型存儲器，本發明所述的存儲器不僅性能可以明顯提高，成本也顯著降低。

技術領域

本發明涉及晶體管型存儲器領域，尤其涉及一種近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器及其制備方法。

背景技術

隨著信息技術的飛速發展，人們對保存信息數據的元器件要求越來越高，不但需要器件體積小、存儲容量大、讀寫速度快，而且還要求所需材料成本低等特點。在這種條件下，無毒且價格低廉的ZnO便進入人們視野。

ZnO是一種重要的半導體材料，有著良好的電學和光學性能，并且具有化學穩定性好，環境友好，材料成本低等特點，在薄膜晶體管，太陽能電池，傳感器等方面具有廣闊的應用前景。同時，鑒于晶體管型存儲器是一種長壽命的非易失存儲器（在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信息），具有結構簡單、高密度、低功耗、低成本、高可靠性等優點。因此，制備ZnO基的晶體管型存儲器便成為一種理想的方案。

然而，由于ZnO禁帶寬度較大，室溫下為3.37eV，相比于常用的Si（Eg=1.12 eV）電學性能比較差，不宜作為晶體管型存儲器半導體溝道材料。大量研究已經證明，通過摻雜In和Ga，可以有效提高ZnO中載流子數目。已經報道的ZnO基晶體管型存儲器包括：（1）以In和Ga摻雜的ZnO（IGZO）為溝道材料制備晶體管型存儲器；（2）以僅有In摻雜的ZnO (IZO)的溝道材料制備晶體管型存儲器，避免了有毒元素Ga的使用；（3）紫外光增強的ZnO基阻變存儲器(RRAM)，本技術是基于ZnO可以通過吸收紫外光，產生光生載流子，結果證明紫外光照射同樣可以改善ZnO的電學性能。上述方法都有效提高了ZnO基晶體管型存儲器的存儲性能。

上述研究主要集中在通過摻雜和紫外光照射來改善ZnO基晶體管型存儲器的性能，但是摻雜的方法提高了材料制作難度和成本，紫外光照射增強的方法中的紫外光對人體傷害性較大，在可穿戴電子設備的應用具有一定局限性。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器及其制備方法，旨在解決現有的ZnO基晶體管型存儲器應用有局限性以及制作難、成本高的問題。

本發明的技術方案如下：

一種近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器，從上至下依次包括：源漏電極、半導體層、隧穿層、浮柵層、阻擋層、柵極和基底；其中，所述半導體層由ZnO制成，所述浮柵層由上轉換熒光納米顆粒制成。

所述的近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器，其中，所述隧穿層和所述阻擋層的材料均為介電材料，所述柵極的材料為銀，所述基底的材料為柔性PET。

所述的近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器，其中，所述介電材料為Al₂O₃。

所述的近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器，其中，所述半導體層的厚度為15-25nm。

所述的近紅外光增強的ZnO基晶體管型存儲器，其中，所述上轉換熒光納米顆粒的尺寸為10-50nm。