[發(fā)明專利]一種鐵電材料極化場調(diào)控二維原子晶體場發(fā)射的器件結(jié)構(gòu)及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109904050B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設計）人: 佘峻聰;李國赫;黃一峰;鄧少芝;許寧生;陳軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: H01J29/02
• 分類號: H01J29/02;H01J9/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

1.一種鐵電材料極化場調(diào)控二維原子晶體場發(fā)射的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括依次層疊設置的第一電極、鐵電材料、二維原子晶體材料、絕緣層和第三電極，以及與所述絕緣層并排設置在所述二維原子晶體材料一側(cè)的第二電極；所述第二電極與絕緣層覆蓋所述二維原子晶體材料的面積之和小于所述二維原子晶體材料的面積；

所述鐵電材料與二維原子晶體材料之間僅存在范德華力；所述二維原子晶體材料的原子層層數(shù)為2～10層；

所述器件結(jié)構(gòu)調(diào)控二維原子晶體材料場發(fā)射包括如下步驟，分別在所述第一電極和第二電極施加電壓，所述第一電極與第二電極之間存在電壓差；在所述第三電極施加正電壓，所述第三電極的電壓高于所述第二電極的電壓；

調(diào)節(jié)所述第一電極與第二電極之間的電壓差，從而調(diào)控二維原子晶體材料場發(fā)射。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鐵電材料為鐵酸鉍、鈦酸鋇、鈦酸鉍鈉、磷酸二氫鉀、鎳酸鋰、鎳酸鉀、酒石酸鉀鈉或聚偏氟乙烯中的一種或兩種以上的組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鐵電材料的厚度為50～3000nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述二維原子晶體材料為石墨烯、氧化石墨烯、二硫化鉬、二硫化鎢、二硒化鎢、二硒化鉬、黑磷、硅烯、二硫化鈦、碲化鉍、碲化銻或氮化硼中的一種或兩種以上的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層為二氧化硅、氮化硅、氧化鋁、陶瓷、云母或氧化鉿中的一種或兩種以上的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層的厚度為100～2000nm。

7.權(quán)利要求1～6任一項所述器件結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.準備第一電極，在所述第一電極上制備鐵電材料；

S2.制備二維原子晶體材料，然后使所述二維原子晶體材料平鋪在步驟S1.的鐵電材料表面；

S3.在步驟S2.的二維原子晶體材料上制備絕緣層；

S4.分別在步驟S2.的二維原子晶體材料和步驟S3.的絕緣層上制備第二電極和第三電極。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟S2.具體操作為，制備二維原子晶體材料，將所述二維原子晶體材料直接剝離至聚二甲基硅氧烷表面形成二維原子晶體材料/PDMS組合體；將所述二維原子晶體材料/PDMS組合體中的二維原子晶體材料與所述鐵電材料表面相連接，使所述二維原子晶體材料脫離聚二甲基硅氧烷表面并平鋪在步驟S1.的鐵電材料表面。

9.權(quán)利要求1～6任一項所述器件結(jié)構(gòu)在調(diào)控二維原子晶體材料場發(fā)射中的應用。