[发明专利]基于氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法，该存储器件由下电极、中间电活性存储层和上电极组成，其中下电极选自ITO导电玻璃、单晶硅、表面蒸镀有氧化铟掺锡的柔性PET聚酯薄膜中的一种，所述中间电活性存储层为氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料，上电极为金属铝。本发明在氧化石墨烯表面引入苯胺基团参与苯胺的接枝聚合过程，促使石墨烯与聚苯胺通过分子键相互连接，实现了石墨烯与聚苯胺的有效复合，减弱了石墨烯的聚集，通过氧化石墨烯与金纳米粒子改善了载流子在聚苯胺中的传输能力，使得存储器件具有良好的稳定性与重复性。

技术领域

本发明涉及复合材料及微电子技术领域，具体涉及一种基于氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，电脑、手机等产品的更新换代越来越快。这其中离不开性能越来越优良的高速、高密度存储材料和存储器件。目前的研究已经发现，某些有机无机复合材料在外加电场下，改变电子或空穴的传输状态，在极短时间内可实现从高电阻状态到低电阻状态或者从低电阻状态到高电阻状态的突变，实现了信息的存储。

石墨烯作为一种具有二维纳米结构的信息材料，由于其优异的物理化学性能使其有望在电子工业中取代传统的硅材料。杜瑶(杜瑶.石墨烯基复合材料的制备及其在光电信息存储领域的应用[D].北京化工大学,2016.)、吴朝兴(吴朝兴,李福山,郭太良.石墨烯∶聚合物复合薄膜的图形化制备与非易失性存储性能研究[J].功能材料,2015,46(7):7014-7018.)、何聪丽(何聪丽.氧化石墨烯电阻型存储材料的研究[J].2010.)、尹文杰(尹文杰.氧化石墨烯及其阻变存储器的制备和性能研究[D].山东大学,2012.)等人进行了相应的研究并取得了一些成就。

然而石墨烯自身很难分散在溶液中并且非常容易聚集，不利于采用低成本的溶液加工方法将其制备成存储器件，目前对于石墨烯复合材料及其在存储器件上的应用研究尚处于初期阶段。杜瑶(杜瑶.石墨烯基复合材料的制备及其在光电信息存储领域的应用[D].北京化工大学,2016.)等人虽然将银纳米粒子通过交联分子共价接枝到表面含有羟基等官能团的氧化石墨烯上，改善了氧化石墨烯的性能，得到了基于银纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的存储器件，但是加入的交联分子不利于提升载流子的传输能力。

对于石墨烯/高分子复合材料，一方面难在如何实现石墨烯与高分子的均匀分布，降低石墨烯的聚集，另一方面难在如何改善载流子在石墨烯与高分子复合材料中的传输，提升存储器件的综合性能，这两大难题目前没有很好地解决办法，仍值得深入研究。

发明内容

本发明的目的在于解决现有石墨烯类复合材料存储器件存在的上述问题，提供一种基于氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法。该存储器件由导电玻璃类下电极、旋涂在下电极上的氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料中间电活性存储层、铝上电极组成，通过氧化石墨烯与金纳米粒子改善了载流子在聚苯胺中的传输能力，使得存储器件具有良好的稳定性与重复性。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料的存储器件，由下电极、中间电活性存储层和上电极组成，其中下电极选自ITO导电玻璃、单晶硅、表面蒸镀有氧化铟掺锡的柔性PET聚酯薄膜中的一种，所述中间电活性存储层为氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料，所述上电极为金属铝。

进一步的，所述中间电活性存储层厚度为100-200nm，所述上电极厚度为100-300nm。

进一步的，所述氧化石墨烯/聚苯胺/金纳米粒子复合材料中金纳米粒子的质量分数为0.25％-0.45％。