[发明专利]二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体光电子技术领域，具体地，公开了一种二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器及其制备方法。该二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器包括:导电衬底，所述导电衬底位于最下层；第一电介质层，所述第一电介质层位于所述导电衬底的上表面；光敏浮栅层，所述光敏浮栅层设于所述第一电介质层的上表面，所述光敏浮栅层为具有超晶格结构的二维钙钛矿单晶纳米片；所述光敏浮栅层的上表面设有或不设有第二电介质层；半导体沟道层，所述半导体沟道层设于所述第二电介质层或所述光敏浮栅层的上表面；电极，所述电极设于所述半导体沟道层上。该二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器，可以实现低功耗编程且高数据存储。

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，具体地，涉及二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器及其制备方法。

背景技术

非易失性存储器是指在断电后能够长时间存储数据的电子设备，如硬盘、闪存等。自互联网时代以来，随着手机、智能手表、平板电脑等便携式设备的普及，非易失性存储器变得越来越重要，大部分非易失存储器都是基于门脉冲电压编程。然而电压编程方式会增加设备的功耗，长时间运行会影响设备的可靠性和稳定性，此外随着5G、物联网、云计算、大数据、人工智能时代的到来，数据量的爆炸性增长对存储容量有了更高的要求，同时摩尔定律的限制也增加了器件处理技术复杂性和难度。因此，迫切需要开发高密度存储技术，如开发多比特存储设备，即在单设备上实现2ⁿ比特存储状态，从而实现高密度存储芯片。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于二维钙钛矿范德华异质结的非易失光电存储器，其作为新型的存储设备，利用光照作为辅助编程方法，有利于实现远程量子通信，有效降低器件的功耗，从而提高器件的可靠性和编程的可操作性，更重要的是，可以对输入的光信号进行精确控制，得到输出设备的不同响应状态，进而可以有效实现多比特存储，可以实现低功耗编程且高数据存储。

本发明的另一目在于提供一种二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种二维钙钛矿范德华异质结非易失光电存储器，包括:导电衬底，所述导电衬底位于最下层；第一电介质层，所述第一电介质层位于所述导电衬底的上表面；光敏浮栅层，所述光敏浮栅层设于所述第一电介质层的上表面，所述光敏浮栅层为二维钙钛矿单晶纳米片；所述光敏浮栅层的上表面设有或不设有第二电介质层；半导体沟道层，如果所述光敏浮栅层的上表面设有第二电介质层，所述半导体沟道层设于所述第二电介质层的上表面；如果所述光敏浮栅层的上表面不设有第二电介质层，所述半导体沟道层设于所述光敏浮栅层的上表面；电极，所述电极设于所述半导体沟道层上。

优选地，所述导电衬底的组成材料为硅、铟锡氧化物和氟锡氧化物中的至少一种。

优选地，所述第一电介质层的组成材料采用二氧化硅、二氧化铪和氧化铝中的至少一种；所述第一电介质层的厚度为100-300nm。

优选地，所述二维钙钛矿单晶纳米片的厚度为5-30nm。

优选地，所述二维钙钛矿单晶纳米片的制备材料为具有超晶格结构的Ruddlesden-Popper相钙钛矿、Dion-Jacobson相钙钛矿和ACl相钙钛矿中的至少一种。

优选地，所述第二电介质层为六方氮化硼纳米片，所述六方氮化硼纳米片的厚度为0-20nm。

优选地，所述半导体沟道层的厚度为0.65-30nm，所述的半导体沟道层的制备材料为二硫化钼、硒化铟、二硫化铼和磷化硼中的至少一种。

优选地，所述电极的制备材料为金、钛、铂、氧化铟锡和FTO导电玻璃中的其中一种，所述电极的厚度为50-70nm。

上述的二维钙钛矿范德华异质结的浮栅光电存储器的制备方法，包括如下步骤：