[发明专利]一种基于单壁碳管的非易失性存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于单壁碳管的非易失性存储器，其特征在于，包括：

基底；

第一电极，形成于所述基底上，所述第一电极的材料为金属材料，用于执行“读”功能；

第二电极，形成于所述基底上，所述第二电极的材料为铁磁性材料，用于执行“写”功能；

第三电极，形成于所述基底上，所述第三电极的材料为金属材料，用于执行“擦”功能；

单壁碳管，所述单壁碳管的固定端固定在所述第一电极中，所述单壁碳管的开口端悬空于所述第二电极上方；

所述第二电极位于所述第一电极和第三电极之间，所述单壁碳管的长度足以使其弯曲后，所述单壁碳管的开口端与所述第二电极接触。

2.根据权利要求1所述的基于单壁碳管的非易失性存储器，其特征在于，所述第一电极的厚度大于所述单壁碳管距离所述基底的高度。

3.根据权利要求1所述的基于单壁碳管的非易失性存储器，其特征在于，所述基底的材料为非金属材料或非金属氧化物材料，所述基底的表面具有绝缘层，其中，所述基底的材料为Si或SiO₂，所述绝缘层的材料包括SiO₂、Al₂O₃或HfO₂中任意一种或至少两种的组合物。

4.根据权利要求1所述的基于单壁碳管的非易失性存储器，其特征在于，所述第一电极的金属材料和所述第三电极的金属材料为Au、Ag、Cu、W、Ti、Pt、Fe、Co或Ni中任意一种或至少两种的组合物，所述铁磁性材料为Fe、Co、Ni或铁磁合金。

5.根据权利要求1所述的基于单壁碳管的非易失性存储器，其特征在于，所述单壁碳管为单根单壁碳管或单壁碳管膜。

6.一种基于单壁碳管的非易失性存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基底上旋涂第一光刻胶；

利用电子束直写技术，根据预设的第一形状和尺寸刻蚀第一光刻胶，沉积铁磁性材料，去除所述第一光刻胶后形成第二电极；

在所述第二电极和基底上旋涂第二光刻胶；

将单壁碳管置于所述第二光刻胶上，使用扫描电子显微镜观察单壁碳管形貌，选择悬空于所述第二电极上的单壁碳管，并记录其位置和方向；

在所述第二电极两侧的基底上分别形成第一电极和第三电极，所述第一电极将单壁碳管的固定端固定在所述第一电极中，所述第一电极的材料为金属材料，用于执行“读”功能，所述第三电极的材料为金属材料，用于执行“擦”功能；

所述单壁碳管的长度足以使其弯曲后，所述单壁碳管的开口端与所述第二电极接触。

7.根据权利要求6所述的基于单壁碳管的非易失性存储器的制备方法，其特征在于，所述在所述第二电极两侧的基底上分别形成第一电极和第三电极，所述第一电极将单壁碳管的固定端固定在所述第一电极中包括：

在所述单壁碳管和第二光刻胶上旋涂第三光刻胶；

利用电子束直写技术，根据预设的第二形状和尺寸以及第三形状和尺寸分别在所述第二电极两侧刻蚀第二光刻胶和第三光刻胶，在所述基底上形成台阶面结构，所述第二电极一侧的台阶面结构将所述单壁碳管的固定端裸露出来，所述第二电极另一侧的台阶面结构与所述单壁碳管的开口端距离一定距离；

在所述台阶面结构上沉积第一电极金属材料和第三电极金属材料，去除残余的所述第二光刻胶和第三光刻胶后形成第一电极和第三电极。

8.根据权利要求6所述的基于单壁碳管的非易失性存储器的制备方法，其特征在于，所述在所述第二电极两侧的基底上分别形成第一电极和第三电极，所述第一电极将单壁碳管的固定端固定在所述第一电极中包括：

在所述单壁碳管和第二光刻胶上旋涂第四光刻胶；

利用电子束直写技术，根据预设的第二形状和尺寸刻蚀所述第二光刻胶和第四光刻胶，在所述基底上形成第一台阶面结构，所述第一台阶面结构将单壁碳管的固定端裸露出来；

在所述第一台阶面结构上沉积第一电极金属材料，去除残余的所述第二光刻胶和第四光刻胶后形成第一电极；

在所述基底、第二电极和单壁碳管上旋涂第五光刻胶；

利用电子束直写技术，根据预设的第三形状和尺寸刻蚀距离所述单壁碳管开口端一定距离的所述第五光刻胶，在所述基底上形成第二台阶面结构；

在所述第二台阶面结构上沉积第三电极金属材料，去除残余的第五光刻胶后形成第三电极。