[发明专利]挠曲光伏效应下柔性复合薄膜铁电存储器和传感器

说明书

挠曲光伏效应下柔性复合薄膜铁电存储器和传感器。本申请涉及挠曲光伏器件在铁电存储方面的应用，特别涉及一种挠曲光伏效应的柔性复合薄膜、在存储器和传感器方面的应用。该柔性复合薄膜包括有机支撑膜，所述有机支撑膜中镶嵌有至少一组无机纳米阵列，所述无机纳米阵列具有挠曲电效应；任一所述无机纳米阵列中包括多根定向排列的无机纳米管或无机纳米纤维，所述无机纳米管或无机纳米纤维的长度方向与所述有机支撑膜的厚度方向夹角小于30°。该柔性复合薄膜具有挠曲电系数高、光伏电流大、柔性好、反复弯曲不易失效的特点。

技术领域

本申请涉及挠曲光伏效应下的聚合物薄膜以及传感器在铁电存储器方面的应用。

背景技术

随着电子科技发展，对于数据存储的需求也愈发强烈。除常见的半导体存储器设备之外，铁电材料作为存储器件也取得很大的进展。但是传统的铁电存储器需要加电读取，重复多次读取后会对器件产生不可逆的损失，同时也增加了铁电存储器的能耗，限制了铁电存储器的进一步的推广与应用。为解决这一问题，利用铁电材料的反常光伏效应进行无损存储的器件在最近的研究中得到了广泛关注。如何通过调制铁电材料内的极化场实现对铁电光伏电流的影响，是实现无损铁电存储器件构建的关键。常见的思路为通过电场的反转实现铁电材料内部极化场改变，在近些年来的研究中基于应力调整铁电材料内部极化场的方式成为新的研究重点。挠曲光伏效应，即利用挠曲电效应对铁电半薄膜材料的内建电势场进行调控，通过这一方案可以实现在铁电存储中进行无损读取。目前，对于挠曲光电性能材料的研究大都是基于陶瓷薄膜，而陶瓷薄膜挠曲电系数高，光伏电流大，但柔性较差，反复弯曲易失效，目前挠曲光伏效应下的薄膜还不能用于铁电存储器之中。

发明内容

本申请公开了一种挠曲光伏效应下的柔性复合薄膜。在铁电存储器和传感器方面的应用，以提供一种挠曲电系数高、光伏电流大、柔性好、反复弯曲不易失效的挠曲的光电薄膜材料。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

本申请提供一种柔性复合薄膜，该柔性复合薄膜包括有机支撑膜，所述有机支撑膜中镶嵌有至少一组无机纳米阵列，所述无机纳米阵列具有挠曲电效应；任一所述无机纳米阵列中包括多根定向排列的无机纳米管或无机纳米纤维，所述无机纳米管或无机纳米纤维的长度方向与所述有机支撑膜的厚度方向夹角小于30°。

进一步地，所述无机纳米管或所述无机纳米纤维的材料为具有铁电性能材料。

进一步地，所述无机纳米管或所述无机纳米纤维的材料包括锆钛酸铅、钛酸钡或铌酸银中的至少一种。

进一步地，所述无机陶瓷纳米管为PbZr_1-xTixO₃纳米管，其中，x的取值范围为0.4～0.5。

进一步地，所述无机纳米管或所述无机纳米纤维的长度方向与所述有机支撑膜的厚度方向一致。

进一步地，所述无机纳米管或所述无机纳米纤维的直径为50～500nm，所述无机纳米管或所述无机纳米纤维的长度为40～150μm。

进一步地，按体积百分比计，所述无机纳米阵列在所述柔性复合薄膜中的体积占比大于0.1％。

进一步地，所述有机支撑膜包括聚二甲基硅氧烷、环氧树脂或聚偏氟乙烯。

进一步地，所述柔性复合薄膜的弯曲曲率大于34.7m^-1时，挠曲光伏电流大于0.224nA。

第二方面，本申请提供一种存储器，该存储器包括至少一个存储单元，任一所述存储单元包括本申请第一方面的柔性复合薄膜。

第三方面，本申请还提供一种传感器，该传感器包括至少一个感应单元，任一所述感应单元包括本申请第一方面的柔性复合薄膜。

采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：