[發(fā)明專利]一種基于范德華異質(zhì)結(jié)的非易失光存儲(chǔ)單元及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010096346.1
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111276561B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭波;周思宇;王雅倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/108
• 分類號(hào): H01L31/108;H01L31/02;H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/18;B82Y30/00;B82Y40/00;G11C13/04
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 閆樹(shù)平

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于范德華異質(zhì)結(jié)的非易失光存儲(chǔ)單元及其制備方法。本發(fā)明器件包括兩個(gè)電極、兩層石墨烯層以及量子點(diǎn)層；量子點(diǎn)層設(shè)置于兩層石墨烯層之間，構(gòu)成石墨烯/量子點(diǎn)/石墨烯的三層垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)，層與層之間的界面態(tài)俘獲電荷載流子使得整個(gè)非易失光存儲(chǔ)單元具有非易失光存儲(chǔ)的特性；兩電極分別制作在兩層石墨烯上。本發(fā)明基于層間界面態(tài)俘獲電子的基本原理實(shí)現(xiàn)了單元非易失多級(jí)光存儲(chǔ)的特性。該非易失光存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，能耗低，能與目前的CMOS工藝兼容，且具有多級(jí)存儲(chǔ)的特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于范德華異質(zhì)結(jié)的非易失光存儲(chǔ)單元及其制備方法。

背景技術(shù)

在大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代，對(duì)高性能的處理，存儲(chǔ)和通信設(shè)備的需求變得更加迫切。但是傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器由于尺寸、工藝以及生產(chǎn)成本等限制，正面臨嚴(yán)峻的性能瓶頸與技術(shù)挑戰(zhàn)^[1]。光電存儲(chǔ)器件引入光作為新的參量，可以實(shí)現(xiàn)光和電共同控制電荷儲(chǔ)存，極大的豐富了存儲(chǔ)器件的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的馮·諾依曼計(jì)算體系結(jié)構(gòu)中，分開(kāi)的存儲(chǔ)和處理單元會(huì)導(dǎo)致更多的能耗和較慢的數(shù)據(jù)傳輸速度。光電存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)直接在一個(gè)單元中感測(cè)、存儲(chǔ)和處理光學(xué)信息，是打破馮·諾依曼系統(tǒng)的重要手段，有望突破現(xiàn)有的技術(shù)瓶頸，提升存儲(chǔ)器件的性能^[2,3]。

在用于光電存儲(chǔ)器件的材料系統(tǒng)中，二維材料具有豐富的物理與化學(xué)性能，如強(qiáng)的光與物質(zhì)相互作用、大的表面體積比、柵極可調(diào)性和柔韌性，在柔性光電子器件和非易失存儲(chǔ)器件中具有極大的應(yīng)用前景^[4,5,6]。因此，利用二維材料來(lái)設(shè)計(jì)并制作光電存儲(chǔ)器件具有重大的意義。

[1]Waldrop,M.M.,The?chips?are?down?for?Moore’s?law.Nature?2016,530(7589),144-147.

[2]Zhou,F.；Chen,J.；Tao,X.；Wang,X.；Chai,Y.,2D?Materials?BasedOptoelectronic?Memory:?Convergence?of?ElectronicMemory?and?OpticalSensor.Research(Wash?DC)2019,2019,9490413.

[3]Zhou,F.；Zhou,Z.；Chen,J.；Choy,T.H.；Wang,J.；Zhang,N.；Lin,Z.；Yu,S.；Kang,J.；Wong,?H.P.；Chai,Y.,Optoelectronic?resistive?random?access?memory?forneuromorphic?vision?sensors.?Nat?Nanotechnol?2019,14(8),776-782.

[4]Britnell?L,Ribeiro?R?M,Eckmann?A,et?al.Strong?light-matterinteractions?in?heterostructures?of?atomically?thin?films.Science,2013,340(6138):1311-1314.

[5]Minh,Dao,Tran,et?al.Role?of?Hole?Trap?Sites?in?MoS2?forInconsistency?inOptical?and?Electrical?Phenomena.ACS?Applied?MaterialsInterfaces,2018,10(12):10580-10586.

[6]Wang?X,Xie?W,Xu?J?B.Graphene?based?non-volatile?memorydevices.Advanced?Materials,?2014,26(31):5496-5503.

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在問(wèn)題或不足，本發(fā)明提供了一種基于范德華異質(zhì)結(jié)的非易失光存儲(chǔ)單元及其制備方法，本發(fā)明結(jié)合兩種低維材料的優(yōu)勢(shì)，在性能上實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)器的低功耗和多級(jí)存儲(chǔ)的功能。