一种利用二维材料制备柔性光存储器件的方法技术

本发明专利技术属于柔性电子制备技术领域，具体为一种利用二维材料制备柔性光存储器件的方法。本发明专利技术方法包括：采用柔性材料作为衬底；在衬底上沉积一层氧化物材料；将二维半导体材料转移至衬底上；在二维材料两端形成金属电极；在整个器件上旋涂一层有机物；在有机物上转移一层二维BN材料；最后在BN材料上淀积一层ITO电极材料。与现有技术相比，本发明专利技术可以实现可擦除的光存储功能，同时，器件可随意弯曲折叠，在弯折后器件的电学性能保持不变，满足在某些光通讯和光存储下的应用需求。通讯和光存储下的应用需求。通讯和光存储下的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种利用二维材料制备柔性光存储器件的方法


[0001]本专利技术属于柔性电子制备
，具体涉及柔性光存储器件的制备方法。

技术介绍

[0002]随着资源信息的数字化和数据量的迅猛增长，对存储器的存储密度、存取方式及存储速率的要求不断提高。其中光存储器技术是一种将光信息转变成可读取的数字技术。目前传统的光存储器技术是利用激光在聚碳酸酯塑料上通过激光烧蚀的方式在基底上形成凹陷来进行信息记录。这种通过激光烧蚀方式进行信息记录的缺点是对于激光光源的功率密度要求高（>106W/cm2），设备复杂，无法实现轻量化。此外由于反复烧蚀造成的基底材料损伤导致数据擦写次数有限。同时塑料衬底上的灰尘和划痕对数据读取存在一定影响。
[0003]为了满足轻量化以及方便携带的需求，本专利技术采用柔性衬底为基底材料，利用二维半导体材料的光电效应，只要入射光的能量大于二维材料的直接禁带宽度就可以产生光生载流子，因此，光信息便转换为可处理的电子信息。这种方法对入射光的功率密度要求不高，只要大于103W/cm2即可，大幅降低了对入射光设备和衬底材料的要求，提高数据保存时间和擦写次数。
[0004]本专利技术正是基于上述背景而进行研究的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用二维材料制备柔性光存储器件的方法。
[0006]本专利技术提供的利用二维材料制备柔性光存储器件的方法，具体步骤为：（1）采用柔性材料作为衬底；（2）在衬底上沉积一层氧化物材料；（3）将二维半导体材料转移至衬底上；（4）在二维半导体材料两端形成金属电极；（5）在步骤（4）得到材料上旋涂一层有机物；（6）在有机物上转移一层BN材料；（7）最后在BN材料上淀积一层ITO电极材料。
[0007]进一步地：步骤（1）中，所述柔性材料选自聚酰亚胺、聚苯二甲酸乙二醇酯或聚对萘二甲酸乙二醇酯的一种，厚度10
‑
300
µ
m。
[0008]步骤（2）中，所述氧化物材料选自SiO2、Al2O3的一种，其厚度为20
‑
300nm。
[0009]步骤（3）中，所述二维半导体材料为MoS2、MoSe2、WS2、WSe2、黑磷等材料中的一种，二维半导体材料的厚度为单原子层。
[0010]步骤（4）中，所述金属电极材料为Ti/Au或Cr/Au金属层的一种，厚度10
‑
200 nm。
[0011]步骤（5）中，所述有机物为1,4
‑
双(4
‑
甲基苯乙烯)苯类化合物的一种，厚度1
‑
10nm。
[0012]步骤（6）中，所述的二维BN材料的厚度为10
‑
100nm。
[0013]步骤（7）中，所述的ITO电极材料的厚度为50
‑
100nm。
[0014]本专利技术制备的柔性光存储器件，其工作原理如下：当入射光照射在二维半导体材料上，由于入射光的能量大于二维半导体材料的直接禁带宽度而产生光生载流子，同时在ITO上电极上施加一个正电场，在该电场作用下，二维半导体材料中的光生电子通过隧穿方式进入有机材料并被束缚，从而完成信息存储。如果需要进行信息擦除，则可以施加一个反向电场将有机物中的束缚电子释放到二维材料中，最终完成光信息的写入与擦除过程。
[0015]与目前通用的光存储技术相比，本专利技术具有的有益效果是：（1）本专利技术中采用的二维衬底，非常灵活，故本专利技术可随意弯曲折叠，在弯折后器件的电学性能保持不变，满足在某些光通讯和光存储下的应用需求，更可满足便携式电子产品对小型化的技术需求。
[0016]（2）本专利技术中采用激光为低功率激光，对衬底材料无损伤，且在人体可承受范围之内。
[0017]（3）本专利技术中采用光电转换的方式实现信息存储和擦除，具有可擦写次数多，保存时间长等优点。
附图说明
[0018]图1为本专利技术制备的柔性光存储器件结构示意图。
[0019]图中标记：1为衬底，2为氧化物材料，3为二维半导体材料，4为金属电极，5为有机材料，6为BN材料，7为ITO电极。
具体实施方式
[0020]下文结合特定实例说明的实施方式，此处的实施例及各种特征和有关细节将参考附图中图示以及以下描述中详述的非限制性实施例而进行更完整的解释。省略众所周知的部件和处理技术的描述，以免不必要的使此处的实施例难以理解。在制作所述结构时，可以使用半导体工艺中众所周知的传统工艺。此处使用的示例仅仅是为了帮助理解此处的实施例可以被实施的方式，以及进一步使得本领域技术人员能够实施此处的实施例。因而，不应将此处的示例理解为限制此处的实施例的范围。
[0021]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0022]本专利技术所制备的二维柔性发光阵列的结构如图1所示，其包括衬底1、沉积在衬底1上的氧化物材料2、转移到氧化物材料2上的二维半导体材料3，淀积在二维半导体材料3两端的电极材料4，旋涂在器件上的有机材料5、转移到有机物材料5上的BN材料6、以及淀积在BN材料6上的ITO电极材料7。
[0023]上述结构的柔性光存储器件可以通过以下实施例中的方法制备得到。
[0024]实施例1
一种柔性光存储器件制备方法，包括以下步骤：（1）采用100
µ
m 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜作为柔性材料衬底。
[0025]（2）在PET衬底上利用溅射方式沉积一层50 nm厚的SiO2材料，溅射靶材采用纯度为99.99%的SiO2靶，溅射气体为氩气，气体流量10 ml/min，工作气压1 Pa，溅射时间30 min。
[0026]（3）利用机械剥离转移方式将单层MoS2材料转移到SiO2材料上。
[0027]（4）在MoS2材料表面旋涂1
µ
m厚的光刻胶，并采用紫外曝光和显影方式在MoS2材料表面制备两个电极图案，采用溅射方式在MoS2表面淀积20nm厚的金属Ti层和80nm厚的Au电极层，溅射靶材采用纯度为99.99%的Ti靶和Au靶，溅射气体为氩气，气体流量50 ml/min，工作气压20 Pa，溅射时间60 min。然后用丙酮去除多余光刻胶。
[0028]（5）在MoS2材料表面通过热蒸发形式喷涂2nm厚的1,4
‑
双(4
‑
甲基苯乙烯)苯有机物，热蒸发温度为120度，时间10分钟。
[0029]（6）利用机械剥离转移方式将5 nm厚的BN材料转移到有机物材料上。
[0030]（7）最后利用溅射方式在BN上沉积一层100 nm厚的ITO透明导电材料，溅射靶材采用纯度为99.99%的I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用二维材料制备柔性光存储器件的方法，其特征在于，具体步骤为：（1）采用柔性材料作为衬底；（2）在衬底上沉积一层氧化物材料；（3）将二维半导体材料转移至衬底上；（4）在二维半导体材料两端形成金属电极；（5）在步骤（4）得到材料上旋涂一层有机物；（6）在有机物上转移一层BN材料；（7）最后在BN材料上淀积一层ITO电极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的柔性材料选自聚酰亚胺、聚苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯的一种，厚度10
‑
300
µ
m。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的氧化物材料选自SiO2、Al2O3的一种，厚度为20
‑
300nm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛春晓，仇志军，单亚兵，朱俊嫱，
申请(专利权)人：复旦大学义乌研究院，
类型：发明
国别省市：