[发明专利]一种基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件及其制备方法，所述存储器件包括下电极、电活性中间层与上电极；电活性中间层是石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料，其厚度为100‑150nm。本发明先将金纳米粒子修饰在聚苯胺包覆石墨烯量子点的表面，再将石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子复合材料分散在聚乙烯醇中，通过旋涂得到石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料。在此复合材料中，聚苯胺有效降低石墨烯量子点与金纳米粒子的聚集，石墨烯量子点与金纳米粒子改善载流子的传输能力，聚苯胺与聚乙烯醇的氢键相互作用保证其他组分在聚乙烯醇中分散均匀，使得器件具有良好的存储性能。

技术领域

本发明涉及功能复合材料、电子存储器件领域，尤其涉及一种基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件。

背景技术

存储器件是计算机、平板电脑、手机等存储数据和信息处理的重要部件，它能在运行过程中高速、自动地完成程序或数据的读出与写入。存储器件中采用有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据，记忆存储元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。目前新型的存储器件利用存储材料在不同的外加电场下，呈现出两种不同的电阻状态(高电阻与低电阻)，对应于二进制的两个数码“0”和“1”，从某一种状态到另一种状态的突变，并能将变化后的状态保持较长的时间，从而实现信息的存储。这类基于新型存储材料的器件已成为材料学与半导体等领域的研究热点。存储材料的发展趋势是大尺寸、高均匀性、以及薄膜化、多功能化和集成化。传统的铁电介质存储材料与硅材料通常需要利用化学气相方式沉积成膜，其制作工艺复杂，成本较高，而且难以实现分子结构的设计与调控，因此限制了其在存储器件领域的进一步应用。而高分子复合材料可进行分子结构设计，并通过溶液法制备得到，工艺设备相对简单。

石墨烯与金纳米粒子作为独特的纳米材料，具有优异的物理化学性能。但是由于石墨烯与金纳米粒子的比表面积很大，容易团聚，必须将其分散在溶液或其他基体中。如何实现石墨烯与金纳米粒子与其他材料在分子层次上的有效复合，减弱石墨烯与金纳米粒子的聚集情况，改善载流子在复合材料中的传输，优化调控存储器件的性能，需要开展进一步的研究。

有鉴于此，本发明提出一种基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件及其制备方法。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件及其制备方法，该存储器件的电活性中间层是石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料，在此复合材料中，聚苯胺有效降低石墨烯量子点与金纳米粒子的聚集，石墨烯量子点与金纳米粒子改善载流子的传输能力，聚苯胺与聚乙烯醇的氢键相互作用保证其他组分在聚乙烯醇中分散均匀，这些因素使得器件具有良好的存储性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件，包括下电极、电活性中间层与上电极；所述电活性中间层是石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料，所述电活性中间层的厚度为100-150nm。

所述基于石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子/聚乙烯醇复合材料的存储器件的制备方法，包括如下步骤：

1)通过化学方法制备石墨烯量子点；

2)分别将20-50mg石墨烯量子点、100μL苯胺、230mg过硫酸铵加入 10-20mLpH为1的盐酸水溶液中，在0-4℃下搅拌24-48小时，离心、洗涤、烘干后得到石墨烯量子点/聚苯胺复合材料；

3)将10-20mg石墨烯量子点/聚苯胺复合材料加入含有表面活性剂的 100mL水中，再加入浓度为10mg/mL的高氯酸金水溶液1-2mL，在0-4℃下搅拌1-2小时，离心、洗涤、烘干后得到石墨烯量子点/聚苯胺/金纳米粒子复合材料；