[發明專利]基于鋁納米晶浮柵的柔性碳納米管光電記憶存儲器

有效

• 申請號: 201910325450.0
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN111834393B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 孫隕;曲庭玉;孫東明;朱錢兵;成會明
• 申請（專利權）人: 遼寧冷芯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L27/30
• 分類號: H01L27/30;H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及柔性碳納米管光電記憶存儲器的研發與應用領域，具體為一種采用鋁納米晶作為浮柵層、氧化生成的氧化鋁作為隧穿層的柔性碳納米管光電記憶存儲器及其制作和作為光電傳感及記憶存儲器件的應用。采用高純度半導體性碳納米管薄膜作為溝道材料，利用鋁的易氧化特性，構建均勻離散分布的鋁納米晶浮柵/氧化鋁隧穿層一體化電荷俘獲層，獲得高性能柔性碳納米管浮柵存儲器，器件具有高電流開關比和高穩定性，經過兩千次機械彎曲之后，器件的電學性能保持穩定，展現出良好的柔性。同時，基于載流子直接隧穿機制，實現柔性碳納米管光電記憶圖像存儲器，開辟碳納米管柔性光圖像存儲器件領域的新應用。

技術領域

本發明涉及柔性碳納米管光電記憶存儲器的研發與應用領域，具體為一種采用鋁納米晶作為浮柵層、氧化生成的氧化鋁作為隧穿層的柔性碳納米管光電記憶存儲器及其制作和作為光電傳感及記憶存儲器件的應用。

背景技術

柔性電子技術將實現電子產品向超輕薄、柔性化、可穿戴、高集成化的方向發展，是當前功能信息器件的重要研發趨勢，可極大地提升電子產品的延展性、柔韌性、靈活性和應用領域。碳納米管具有優異的電學、光學、力學和熱學性質，在材料科學和信息科學研究領域中一直處于學科前沿。其中，碳納米管的規模化高端應用首先可能出現在柔性電子器件領域，基于碳納米管的柔性傳感、柔性電路和柔性顯示等器件研究取得一系列重要的研究進展[參見文獻1-3]，成為實現未來可穿戴電子系統的重要基礎。而基于碳納米管的柔性存儲器件應用研究，無論從材料體系、器件設計到工藝流程、封裝技術的研究都還有很大的上升空間。

浮柵存儲器通過源極、漏極與柵極共同作用實現高速穩定的載流子調控，在非易失性存儲、邏輯運算與傳感器等應用領域的具有重要應用。目前，低功耗的柔性存儲器件所承受的彎曲應變一般不超過0.5％[參見文獻4]。因此，在較大彎曲應變下保持數據快速穩定的讀寫與擦除已成為柔性浮柵存儲器件的研究重點之一。然而傳統金屬和半導體材料都存在材料本身力學方面的限制，薄膜狀浮柵和隧穿層在應變大于1％條件下發生斷裂，導致柔性存儲器件的存儲信息失效[參見文獻5]。另外，傳統薄膜浮柵存儲器為了獲得穩定的保持能力，通常具有較厚的隧穿層，導致在光照條件下溝道中被俘獲的載流子不易返回到溝道之中，無法實現光電記憶存儲器件的應用。因此，解決柔性襯底上器件的界面結構設計、工藝制備和優化，以及在應力應變等條件下保持器件高性能、穩定性等，是柔性浮柵存儲器件及其應用研究中存在的關鍵科學與技術問題。

[文獻1，Yeom C,Chen K,Kiriya D,Yu Z,Cho G,Javey A.Large area complianttactile sensors using printed carbon nanotube active-matrixbackplanes.Adv.Mater.2015；27(9):1561-1566]；

[文獻2，Sun DM,Timmermans MY,Tian Y,KauppinenEI,Kishimoto S,MizutaniT,Ohno Y,et al.Flexible high performance carbon nanotube integratedcircuits.Nat.Nanotechnol.2011；6:156-161]；

[文獻3，Zhang J,Wang C,Zhou CW.Rigid/flexible transparent electronicsbased on separated carbon nanotube thin-film transistors and theirapplication in display electronics.ACS Nano2012；6(8):7412-7419]；

[文獻4，Vu QA,Shin YS,Kim YR,et al.Two-terminal floating-gate memorywith van der Waals heterostructures for ultrahigh on/offratio.Nat.Commun.2016,7:12725]；