[发明专利]基于二维异质结光波长诱导的光电存储器及其制备方法

说明书

本发明属于光电存储器技术领域，具体为一种基于二维异质结光波长诱导的非易失光电存储器及其制备方法。本发明利用二维材料中的缺陷能级对不同波长的光产生不同的光学响应，在电场的驱动下实现不同的电荷存储状态，通过沟道二维材料双极性的变化以及光吸收层中电荷数目的阶梯性改变，实现器件的非易失性多值存储。本发明制备方法包括，在衬底上利用机械剥离或者化学气相沉积获得作为光吸收层的二维材料，然后利用干法转移技术将具有双极性的二维材料堆叠至光吸收层之上，作为器件的沟道。本发明制备的具有多值存储能力的新型非易失光电存储器，在未来的数据光电存储领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光电存储器技术领域，具体涉及一种基于二维材料异质结的不同光波长诱导的非易失光电存储器及其制备方法。

背景技术

光电存储器是一种在光照条件下可以存储电荷载流子的器件。这些设备可用于图像捕获和频谱分析系统。二维原子层状材料是开发下一代光电存储器的良好候选者，以满足设备小型化和柔性的新兴要求。然而，过去的研究中，利用二维材料制造的光电存储器具有较差的数据存储能力，在约8个不同的存储状态下具有最高的报告数据，因此基于二维材料的光电存储器的数据存储能力仍然存在很大的提升空间，亟需一种数据保持时间长而且可实现不同光波长诱导的多值存储的新型光电存储器。

虽然二维材料光电存储器具有电荷存储的功能，但其存储能力有限。在本发明中，仅用两种材料实现不同光波长诱导的多值存储性能，大大提升了单个存储单元的数据存储量，提高了器件的单位面积利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据存储量大、单位面积利用率高的基于二维材料异质结的不同光波长诱导的多值非易失光电存储器及其制备方法。

本发明采用双极性二维材料作为器件的沟道层，以另一二维材料作为光吸收层，实现不同光波长的多值存储以及实现非易失性能（预估数据可保持十年）。本发明利用二维材料中的缺陷能级对不同波长的光产生不同的光学响应，在电场的驱动下实现不同的电荷存储状态，通过沟道二维材料双极性的变化以及光吸收层中电荷数目的阶梯性改变，实现器件的非易失性多值存储。

本发明提供的基于二维材料异质结的不同光波长诱导的多值非易失光电存储器的制备方法，具体步骤为：

（1）在预先准备好的衬底上制备第一层二维材料薄膜，作为光吸收层；

所述衬底为带有氧化绝缘层的高掺杂硅衬底。

优选为，所述氧化绝缘层厚度为30至40纳米；所述二维材料薄膜厚度为8-15纳米。

优选为，所述氧化绝缘层材料可以为氧化铝或氧化铪等。

优选为，所述二维材料薄膜可以通过两种方法制备：一种是通过在块状材料上机械剥离的方法直接获取；另一种是通过化学气相沉积生长大面积并可控层数的薄膜。

所述二维材料可以为六方氮化硼或者其他二维材料。

（2）在第一层二维材料上转移第二层二维双极性材料，作为器件的沟道层。

优选为，所述二维双极性材料为硒化钨材料。

优选为，所述二维双极性材料的转移方法为干法转移技术。

优选为，所述二维双极性材料的厚度不宜超出10纳米。

（3）在生长了第二层二维双极性材料（自整流特性材料）的样品上形成一定图形的金属电极；形成金属电极具体方法包括：采用光刻工艺在样品上将光刻胶曝光成所需的电极图形；然后在样品上淀积金属形成电极。

优选为，所述光刻工艺为紫外光刻工艺或者电子束光刻工艺。

优选为，所述淀积金属的方法可以使用物理气相沉积或电子束蒸发。