[发明专利]石墨烯和有机薄膜复合结构的光触发非易失性存储器及方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯和有机薄膜复合结构的光触发非易失存储器及方法，其外部连接有读出电路，其包括：衬底，位于衬底上的栅极，位于栅极上的介质层，位于介质层上的石墨烯，位于石墨烯上的掺杂有机薄膜，位于掺杂有机薄膜两侧的源漏极；源漏极连接读出电路，栅极和源漏极连接有擦除电路，且栅极接地。本发明的存储器在无外部电源时也可以长期保存数据，并且可以大大缩短读写时间和提高器件灵敏度，实现高灵敏度光触发存储；同时石墨烯和有机薄膜作为柔性材料，有利于存储器的柔性集成。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种基于石墨烯和有机薄膜复合结构的光触发非易失性存储器及方法。

背景技术

现代科技的发展，特别是信息技术的发展，使信息存储在各个领域的应用发挥着重要的作用。近年来，计算机、多媒体应用、移动互联网、消费类电子等的迅猛发展，对存储设备的小型化，柔性化需求越来约强烈，特别是对于高性能、低功耗、小体积、非易失的性能需求。

传统的存储器件采用非晶硅浮栅器件作为非易失性闪存，但是市场的需求和工艺技术的不断发展，特别是当器件尺寸小于45纳米，作为非易失性的闪存存储器遇到很大的技术困难；例如，单元尺寸上缩小增加了工艺涨落等。因此，新型结构或者新型存储介质材料的存储器在不断的研究和开发，例如相变存储器、忆阻器等，以解决存储密度的需求和尺寸带来的技术困难。

然而，在解决存储密度和尺寸上的困难的同时，如何缩短数据写入时间，提高灵敏度是技术领域普遍研究的重要课题。

发明内容

为了克服以上问题，本发明提供了一种基于石墨烯和有机薄膜复合结构的光触发非易失性存储器及方法，采用有机薄膜和石墨烯薄膜结合来制备柔性器件。

为了达到上述目的，基于石墨烯和有机薄膜复合结构的光触发非易失存储器，其外部连接有读出电路，该存储器包括：衬底，位于所述衬底上的栅极，位于所述栅极上的介质层，位于所述介质层上的石墨烯，位于所述石墨烯上的掺杂有机薄膜，位于所述掺杂有机薄膜两侧的源漏极；所述源漏极连接所述读出电路，所述栅极和所述源漏极连接有擦除电路，且所述栅极接地。

优选地，所述存储器进行写入数据的条件为：当所述存储器写入信息1时，所述栅极接地，紫外光入射到所述有机薄膜上，有机薄膜产生电子空穴对，电子被束缚在所述掺杂有机薄膜的杂质所产生的缺陷态中，而空穴经过隧穿到达所述石墨烯的价带中，此时所述信息1写入所述存储器中，当撤去所述紫外光时，所述信息1仍保留在所存入的所述存储器中；当所述存储器写入信息0时，所述栅极接地，无紫外光入射，此时，所述掺杂有机薄膜保持高电阻。

优选地，所述读出电路的读出数据条件为：在无紫外光照射时，所述栅极接地，所述源漏极所连接的所述读出电路上所施加的偏置电压为负偏置电压。

优选地，所述擦除电路进行擦除的条件为：所述栅极上施加脉冲电压，所述有机薄膜中所述杂质所束缚的电子与所述石墨烯的价带中的空穴进行复合，所述存储器回到初始状态，可再次写入数据和读出数据。

优选地，所述掺杂有机薄膜只吸收紫外光，且所述掺杂有机薄膜中的杂质含量为4％～6％。

优选地，所述掺杂有机薄膜为C5-BTBT。

优选地，所述衬底为柔性衬底，所述栅极为柔性导电层。

优选地，所述石墨烯为单层或双层。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种上述的基于石墨烯和有机薄膜复合结构的光触发非易失存储器的制备方法，其包括：

步骤01：提供一衬底，并且在所述衬底上形成栅极；

步骤02：在所述栅极上形成所述介质层；

步骤03：将石墨烯转移到所述介质层上，并且，利用光学显微镜找到所述石墨烯，利用拉曼光谱确定所述所述石墨烯的层数和均匀度；