[发明专利]石墨烯存储单元及其制造方法

权利要求书

1.一种存储单元，包括石墨烯层，所述石墨烯层具有代表所述存储单元的数据值的可控电阻状态。

2.如权利要求1所述的存储单元，进一步包括铁电层，所述铁电层用以控制所述电阻状态。

3.如权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层被构造成当所述铁电层的剩余极化强度为零时处于高电阻状态，且其中所述石墨烯层被构造成当所述铁电层的剩余极化强度不为零时处于低电阻状态。

4.如权利要求2所述的存储单元，进一步包括电性连接至所述铁电层的上电极，其中所述石墨烯层被构造成在对所述上电极施加非对称电压扫描时处于高电阻状态，且其中所述石墨烯层被构造成在对所述上电极施加对称电压扫描时处于低电阻状态。

5.如权利要求3或4所述的存储单元，其特征在于，所述高电阻状态和所述低电阻状态均具有大于500％的电阻变化率。

6.如权利要求2至5中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层设置于所述铁电层与导电基板上的介电层之间。

7.如权利要求2至5中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述铁电层设置于所述石墨烯层与导电基板上的介电层之间。

8.如权利要求6或7所述的存储单元，进一步包括下电极，所述下电极使用导电基板。

9.如权利要求2至5中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层设置于导电氧化物基板上的外延铁电层上。

10.如权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层包括大于0的本底掺杂能级。

11.如权利要求10所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层被构造成在对所述存储单元的上电极施加正电压脉冲时处于高电阻状态，且其中所述石墨烯层被构造成在对所述上电极施加负电压脉冲时处于低电阻状态。

12.如权利要求10或11所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层是在碳化硅基板上的外延石墨烯。

13.如权利要求10或11所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层掺杂有施主或受主分子，且设置于所述铁电层的一个表面上，所述铁电层的相对的表面上形成有电极。

14.如权利要求10至13中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述本底掺杂能级是可控的，以调节所述电阻状态的电阻变化率。

15.如权利要求14所述的存储单元，其特征在于，多个电阻变化率代表多个数据位。

16.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层以化学方式从石墨烯氧化物获得。

17.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层是化学改性的石墨烯。

18.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层通过化学气相沉积(CVD)、低压CVD或等离子体增强CVD生长于铜、镍、钴或任何其他表面上，从而能够获得大规模石墨烯。

19.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层是一层、两层、三层或任何其他栅极可调的厚度。

20.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层是原始状态的两维片材，或形成图案的纳米级尺寸的点、点阵列、纳米线或纳米线阵列。

21.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层具有本征能带结构，或具有由侧限、应变应力或电场所限定的带隙。

22.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层由顶部栅极、侧面栅极、背面栅极、或由顶部栅极、背面栅极、侧面栅极中的一个或多个的组合进行选通。

23.如权利要求1至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述存储单元在柔性和/或透明基板上制造。

24.如权利要求2至11中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述石墨烯层的设置是选自如下之一：与所述铁电层直接接触，以及由超薄的绝缘层进行隔离。