[发明专利]顶浮栅范德华异质结器件及其制备方法、光电存储器件

说明书

本发明实施例提供的顶浮栅范德华异质结器件及其制备方法、光电存储器件，包括依次堆叠在二硫化钼底电极器件上的六方氮化硼纳米片和石墨烯纳米片，堆叠后的所述二硫化钼底电极器件、所述六方氮化硼纳米片和所述石墨烯纳米片在垂直方向上有完全重叠的区域。大幅度提高了器件的性能，应用到非易失性多比特光电存储器件具有大存储窗口，高开关比，低暗电流，快速光响应，极好的稳定性以及多比特存储性能。

技术领域

本发明实施例涉及无机半导体技术领域，尤其涉及顶浮栅范德华异质结器件及其制备方法、光电存储器件。

背景技术

半导体存储器件是当代电子和光电子器件重要的组成部分，其中非易失性存储器件具有大开关比，长存储时间等特性被广泛应用于数据的存储和传输。但是随着大数据时代的到来，对存储器件各方面的要求大大提高。由于其本身优越的结构和物理上的特殊性能，二维纳米材料及其堆垛形成的范德华异质结，被认为是硅基材料最有可能的代替品。

然而到目前为止，人们对基于范德华异质结的非易失性存储器件的研究主要停留在底浮栅结构上，即浮栅存储层和控制栅层位于沟道同一侧，虽然这样一类的存储器件表现出了很好的存储性能，例如：大的开关比和良好的稳定性。但是其编程和擦除的时间过慢(～秒量级)，严重阻碍了其在实际中的应用。

现有技术中，基于顶浮栅范德华异质结的存储器虽然能实现快速擦写等优越的性能，但其基本性能并不令人满意，例如：较小的存储窗口，较大的暗电流，较低的开关比等，以及其光电性能还没有被研究过。因此基于顶浮栅范德华异质结的存储器件还需要进一步研究以提高其性能。

发明内容

本发明实施例提供顶浮栅范德华异质结器件及其制备方法、光电存储器件，大幅度提高了器件的性能，应用到非易失性多比特光电存储器件具有大存储窗口，高开关比，低暗电流，快速光响应，极好的稳定性以及多比特存储性能。

第一方面，本发明实施例提供顶浮栅范德华异质结器件，包括依次堆叠在二硫化钼底电极器件上的六方氮化硼纳米片和石墨烯纳米片，堆叠后的所述二硫化钼底电极器件、所述六方氮化硼纳米片和所述石墨烯纳米片在垂直方向上有完全重叠的区域。

作为优选的，所述二硫化钼底电极器件包括多层二硫化钼纳米片，以及衬底和金属电极，多层所述二硫化钼纳米片置于所述衬底的一侧，所述金属电极蒸镀在所述二硫化钼纳米片上；所述二硫化钼纳米片、所述六方氮化硼纳米片和所述石墨烯纳米片在垂直方向上有完全重叠的区域。

作为优选的，所述金属电极的材质为金、银、钛、铬、钯和铂中的一种或多种。

作为优选的，所述金属电极为铬金复合层，下层为铬，厚度为5～15nm，上层为金，厚度为10～40nm。

作为优选的，所述衬底为Si/SiO₂衬底，所述衬底厚度为200～400nm，所述六方氮化硼纳米片厚度为5～20nm，所述石墨烯纳米片包括多片，且多片所述石墨烯纳米片置于200～400nm厚的支撑薄膜上。

第二方面，本发明实施例提供顶浮栅范德华异质结器件制作方法，包括：

将六方氮化硼纳米片和石墨烯纳米片放在支撑薄膜上，并在光学显微镜下，将所述六方氮化硼纳米片和所述石墨烯纳米片依次置于蒸镀好金属电极的二硫化钼底电极器件上，所述二硫化钼底电极器件包括多层二硫化钼纳米片；溶解去除所述支撑薄膜，得到石墨烯/六方氮化硼/二硫化钼异质结器件；所述二硫化钼纳米片、所述六方氮化硼纳米片和所述石墨烯纳米片在垂直方向上有完全重叠的区域。

作为优选的，将六方氮化硼纳米片和石墨烯纳米片放在支撑薄膜上前，还包括：

通过胶带机械剥离块体材料的方法制得所述六方氮化硼纳米片和所述二硫化钼纳米片。