[發明專利]頂浮柵范德華異質結器件及其制備方法、光電存儲器件

在審

• 申請號: 201910408844.2
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110323223A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 何軍;黃文浩;尹蕾
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L27/105
• 分類號: H01L27/105;H01L21/8239;G11C11/42;B82Y40/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍;李相雨

本發明實施例提供的頂浮柵范德華異質結器件及其制備方法、光電存儲器件，包括依次堆疊在二硫化鉬底電極器件上的六方氮化硼納米片和石墨烯納米片，堆疊后的所述二硫化鉬底電極器件、所述六方氮化硼納米片和所述石墨烯納米片在垂直方向上有完全重疊的區域。大幅度提高了器件的性能，應用到非易失性多比特光電存儲器件具有大存儲窗口，高開關比，低暗電流，快速光響應，極好的穩定性以及多比特存儲性能。

技術領域

本發明實施例涉及無機半導體技術領域，尤其涉及頂浮柵范德華異質結器件及其制備方法、光電存儲器件。

背景技術

半導體存儲器件是當代電子和光電子器件重要的組成部分，其中非易失性存儲器件具有大開關比，長存儲時間等特性被廣泛應用于數據的存儲和傳輸。但是隨著大數據時代的到來，對存儲器件各方面的要求大大提高。由于其本身優越的結構和物理上的特殊性能，二維納米材料及其堆垛形成的范德華異質結，被認為是硅基材料最有可能的代替品。

然而到目前為止，人們對基于范德華異質結的非易失性存儲器件的研究主要停留在底浮柵結構上，即浮柵存儲層和控制柵層位于溝道同一側，雖然這樣一類的存儲器件表現出了很好的存儲性能，例如：大的開關比和良好的穩定性。但是其編程和擦除的時間過慢(～秒量級)，嚴重阻礙了其在實際中的應用。

現有技術中，基于頂浮柵范德華異質結的存儲器雖然能實現快速擦寫等優越的性能，但其基本性能并不令人滿意，例如：較小的存儲窗口，較大的暗電流，較低的開關比等，以及其光電性能還沒有被研究過。因此基于頂浮柵范德華異質結的存儲器件還需要進一步研究以提高其性能。

發明內容

本發明實施例提供頂浮柵范德華異質結器件及其制備方法、光電存儲器件，大幅度提高了器件的性能，應用到非易失性多比特光電存儲器件具有大存儲窗口，高開關比，低暗電流，快速光響應，極好的穩定性以及多比特存儲性能。

第一方面，本發明實施例提供頂浮柵范德華異質結器件，包括依次堆疊在二硫化鉬底電極器件上的六方氮化硼納米片和石墨烯納米片，堆疊后的所述二硫化鉬底電極器件、所述六方氮化硼納米片和所述石墨烯納米片在垂直方向上有完全重疊的區域。

作為優選的，所述二硫化鉬底電極器件包括多層二硫化鉬納米片，以及襯底和金屬電極，多層所述二硫化鉬納米片置于所述襯底的一側，所述金屬電極蒸鍍在所述二硫化鉬納米片上；所述二硫化鉬納米片、所述六方氮化硼納米片和所述石墨烯納米片在垂直方向上有完全重疊的區域。

作為優選的，所述金屬電極的材質為金、銀、鈦、鉻、鈀和鉑中的一種或多種。

作為優選的，所述金屬電極為鉻金復合層，下層為鉻，厚度為5～15nm，上層為金，厚度為10～40nm。

作為優選的，所述襯底為Si/SiO₂襯底，所述襯底厚度為200～400nm，所述六方氮化硼納米片厚度為5～20nm，所述石墨烯納米片包括多片，且多片所述石墨烯納米片置于200～400nm厚的支撐薄膜上。

第二方面，本發明實施例提供頂浮柵范德華異質結器件制作方法，包括：

將六方氮化硼納米片和石墨烯納米片放在支撐薄膜上，并在光學顯微鏡下，將所述六方氮化硼納米片和所述石墨烯納米片依次置于蒸鍍好金屬電極的二硫化鉬底電極器件上，所述二硫化鉬底電極器件包括多層二硫化鉬納米片；溶解去除所述支撐薄膜，得到石墨烯/六方氮化硼/二硫化鉬異質結器件；所述二硫化鉬納米片、所述六方氮化硼納米片和所述石墨烯納米片在垂直方向上有完全重疊的區域。

作為優選的，將六方氮化硼納米片和石墨烯納米片放在支撐薄膜上前，還包括：

通過膠帶機械剝離塊體材料的方法制得所述六方氮化硼納米片和所述二硫化鉬納米片。