[發明專利]基于氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料的存儲器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201711417363.5
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108155289B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李亮;朱壹;劉玉蘭;喻湘華
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明涉及一種基于氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料的存儲器件及其制備方法，該存儲器件由下電極、中間電活性存儲層和上電極組成，其中下電極選自ITO導電玻璃、單晶硅、表面蒸鍍有氧化銦摻錫的柔性PET聚酯薄膜中的一種，所述中間電活性存儲層為氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料，上電極為金屬鋁。本發明在氧化石墨烯表面引入苯胺基團參與苯胺的接枝聚合過程，促使石墨烯與聚苯胺通過分子鍵相互連接，實現了石墨烯與聚苯胺的有效復合，減弱了石墨烯的聚集，通過氧化石墨烯與金納米粒子改善了載流子在聚苯胺中的傳輸能力，使得存儲器件具有良好的穩定性與重復性。

技術領域

本發明涉及復合材料及微電子技術領域，具體涉及一種基于氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料的存儲器件及其制備方法。

背景技術

隨著科技的發展，電腦、手機等產品的更新換代越來越快。這其中離不開性能越來越優良的高速、高密度存儲材料和存儲器件。目前的研究已經發現，某些有機無機復合材料在外加電場下，改變電子或空穴的傳輸狀態，在極短時間內可實現從高電阻狀態到低電阻狀態或者從低電阻狀態到高電阻狀態的突變，實現了信息的存儲。

石墨烯作為一種具有二維納米結構的信息材料，由于其優異的物理化學性能使其有望在電子工業中取代傳統的硅材料。杜瑤(杜瑤.石墨烯基復合材料的制備及其在光電信息存儲領域的應用[D].北京化工大學,2016.)、吳朝興(吳朝興,李福山,郭太良.石墨烯∶聚合物復合薄膜的圖形化制備與非易失性存儲性能研究[J].功能材料,2015,46(7):7014-7018.)、何聰麗(何聰麗.氧化石墨烯電阻型存儲材料的研究[J].2010.)、尹文杰(尹文杰.氧化石墨烯及其阻變存儲器的制備和性能研究[D].山東大學,2012.)等人進行了相應的研究并取得了一些成就。

然而石墨烯自身很難分散在溶液中并且非常容易聚集，不利于采用低成本的溶液加工方法將其制備成存儲器件，目前對于石墨烯復合材料及其在存儲器件上的應用研究尚處于初期階段。杜瑤(杜瑤.石墨烯基復合材料的制備及其在光電信息存儲領域的應用[D].北京化工大學,2016.)等人雖然將銀納米粒子通過交聯分子共價接枝到表面含有羥基等官能團的氧化石墨烯上，改善了氧化石墨烯的性能，得到了基于銀納米粒子-氧化石墨烯復合材料的存儲器件，但是加入的交聯分子不利于提升載流子的傳輸能力。

對于石墨烯/高分子復合材料，一方面難在如何實現石墨烯與高分子的均勻分布，降低石墨烯的聚集，另一方面難在如何改善載流子在石墨烯與高分子復合材料中的傳輸，提升存儲器件的綜合性能，這兩大難題目前沒有很好地解決辦法，仍值得深入研究。

發明內容

本發明的目的在于解決現有石墨烯類復合材料存儲器件存在的上述問題，提供一種基于氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料的存儲器件及其制備方法。該存儲器件由導電玻璃類下電極、旋涂在下電極上的氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料中間電活性存儲層、鋁上電極組成，通過氧化石墨烯與金納米粒子改善了載流子在聚苯胺中的傳輸能力，使得存儲器件具有良好的穩定性與重復性。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料的存儲器件，由下電極、中間電活性存儲層和上電極組成，其中下電極選自ITO導電玻璃、單晶硅、表面蒸鍍有氧化銦摻錫的柔性PET聚酯薄膜中的一種，所述中間電活性存儲層為氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料，所述上電極為金屬鋁。

進一步的，所述中間電活性存儲層厚度為100-200nm，所述上電極厚度為100-300nm。

進一步的，所述氧化石墨烯/聚苯胺/金納米粒子復合材料中金納米粒子的質量分數為0.25％-0.45％。