金属纳米粒子单层制造技术

本公开大体涉及具有金属纳米粒子单层的设备和用于制造该设备的方法。金属纳米粒子以超高密度形成单层，其中每个相邻的金属纳米粒子之间的平均距离小于或等于大约3纳米。纳米粒子单层可以自组装在衬底上以便于调控器件的阈值电压偏移。

【技术实现步骤摘要】
金属纳米粒子单层相关申请的交叉引用本申请要求于2012年8月9日提交的且标题为“MICROCONTACT PRINTING OFULTRAHIGH DENSITY GOLD NANOPARTICLE MONOLAYER FOR FLEXIBLE FLASH MEMORIES”的美国临时申请号61/681，535的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开大致涉及具有超高密度的金属纳米粒子单层(例如，每个相邻的金属纳米粒子之间的平均距离小于或等于大约3纳米)，其可自组装在衬底上，例如以便于可控的器件阈值电压偏移。
技术介绍
下一代非易失性存储器设备需要快速的数据访问和相应高的存储密度。闪存设备是可潜在地满足下一代存储设备所需的特征的非易失性存储器设备。闪存设备具有多种可能的设备配置；然而，具有浮栅结构的基于场效应晶体管(FET)的存储器设备是下一代非易失性存储器应用的最有希望的候选设备。除了快速的数据访问和高密度以外，这些基于FET的存储器设备还展示每单元多位的存储容量、单个变压器的实现、无损读出和与当前互补的金属氧化物半导体(CMOS)设备的兼容性。基于具有浮栅结构的场效应晶体管(FET)的闪存设备通过在外部栅偏压下俘获/释放半导体的电荷载流子来实现阈值电压的变化操作。传统的浮栅是平面的。具有平面浮栅的FET需要高的操作电压 来实现宽范围的阈值电压偏移，并且电荷的保留时间短。然而，阈值电压的调节和适应性对下一代闪存设备的发展是关键的。因此，具有平面浮栅的FET并不是下一代闪存设备的完美候选者。上述背景仅仅用来提供关于下一代闪存设备的语境信息的概述，而并不是为了无遗漏的描述。当仔细研究下面的详细描述中的各种非限制性的实施方式中的一个或多个时，额外的语境将变得明显。专利技术概述下文提供了说明书的简要概述，以便提供对说明书的一些方面的基本理解。该概述不是说明书的详尽概述。该概述的意图既不是为了识别说明书中的关键或重要元件，也不是为了描绘说明书的特定实施方式的任何范围或权利要求的任何范围。本概述的唯一目的是以简化的形式介绍说明书的一些概念，以作为稍后介绍的更详细的描述的序言。根据一个或多个实施方式和相应的公开，描述了关于利用金属纳米粒子单层的下一代闪存设备的发展的各种非限制性的方面。在一个实施方式中，描述了一种设备。设备包括电荷俘获层，电荷俘获层包括具有直径大于IOnm的金属纳米粒子的自组装超高密度单层阵列,其中每个相邻的金属纳米粒子之间的平均距离小于或等于大约3纳米。设备还包括至少部分地涂覆有电荷俘获层的衬。在另一实施方式中，描述了一种方法。该方法包括在胶态溶液中合成具有大于IOnm的直径的金属纳米粒子。该方法还包括将衬底浸在胶态溶液中以便于在衬底上的金属纳米粒子单层的自组装，使得金属钠米粒子单层使用微接触印刷技术被印刷在衬底上。在另一实施方式中，描述了异质结晶体管。异质结晶体管包括栅极介电层和活性层。异质结晶体管还包括电荷俘获层，电荷俘获层包括在栅极介电层和活性层之间的金属纳米粒子单层。下面的描述和附图阐述了说明书的某些例证性方面。然而，这些方面仅指示说明书的各种实施方式可被使用的各种方式中的仅仅几个。当结合附图和以下说明书的详细描述考虑时，说明书的其它方面将变得明显。【附图说明】结合附图在下面的详细描述中阐述了很多不同的方面和实施方式，其中在附图中，相同的参考符号始终表示相同的部件，且其中:图1是根据一个实施方式的具有应用于衬底上的金属纳米粒子的电荷俘获层的设备的示例性非限制性方框图；图2是根据一个实施方式的具有还原石墨烯氧化物的第二电荷俘获层的设备的示例性非限制性方框图，其中第二电荷俘获层覆盖应用于衬底上的金属纳米粒子的第一电荷俘获层；图3是根据一个实施方式的具有应用于活性层和栅极介电层之间的金属纳米粒子的电荷俘获层的设备的示例性非限制性方框图；图4是根据一个实施方式的具有还原石墨烯氧化物的第二电荷俘获层的设备的示例性非限制性方框图，其中第二电荷俘获层覆盖应用于活性层和栅极介电层之间的金属纳米粒子的第一电荷俘获层；图5是根据一个实施方式的具有应用于栅极介电层的阻挡层和隧穿层之间的金属纳米粒子的电荷俘获层的异质结晶体管的示例性非限制性方框图；图6是根据一个实施方式的具有还原石墨烯氧化物的第二电荷俘获层的异质结晶体管的示例性非限制性方框图，其中第二电荷俘获层覆盖应用于栅极介电层的阻挡层和隧穿层之间的金属纳米粒子的第一电荷俘获层；图7是根据一个实施方式的用于创建具有在衬底上的金属纳米粒子单层的设备的方法的示例性非限制性过程流程图；图8是根据一个实施方式的图7所示的方法的示例性非限制性图示；图9是根据一个实施方式的用于创建具有在功能化衬底上的金属纳米粒子单层的设备的方法的示例性非限制性过程流程图；图10是根据一个实施方式的用于创建具有覆盖金属纳米粒子单层的还原石墨烯氧化物层的设备的方法的示例性非限制性过程流程图；图11是根据一个实施方式的用于制造异质结晶体管的方法的示例性非限制性过程流程图；图12是根据一个实施方式的涂覆有金属纳米粒子单层的衬底的示例性非限制性图像；图13是根据一个实施方式的金纳米粒子/甲苯溶液的UV可见光吸收光谱的示例性非限制性曲线图；图14是根据一个实施方式的具有相应的高度分布的还原石墨烯氧化物薄板的示例性非限制性轻敲模式AFM图像；图15是根据一个实施方式的石墨烯氧化物和还原石墨烯氧化物的示例性非限制性拉曼光谱；图16是根据一个实施方式的根据不同尺寸的金属纳米粒子来调节阈值电压的示例性非限制性图示；图17是根据一个实施方式的通过插入金属纳米粒子单层来调节双极晶体管中的电子/空穴移动性的示例性非限制性图示；图18示出当还原石墨烯氧化物层包括在金属纳米粒子层上时与仅仅金属纳米粒子层比较的转移特征的示例性非限制性比较。【具体实施方式】参考附图描述了本公开的各种方面和特征，其中相同的参考数字用于始终表示相同的元件。在本说明书中，阐述了很多特定的细节，以便提供本公开的彻底理解。然而应理解，本公开的某些方面可在没有这些特定的细节的情况下或使用其它方法、部件、分子等被实践。在其它实例中，以方框图形式示出了公知的结构和设备以便于各种实施方式的描述和说明。根据本公开中描述的一个或多个实施方式，描述了具有金属纳米粒子单层的设备和用于制造该设备的方法。金属纳米粒子单层的纳米粒子以超高密度被分组，其中每个相邻的金属纳米粒子之间的平均距离小于或等于大约3纳米。单层可以自组装在衬底上以便于设备内的可控电压偏移。现在参考附图，首先参考图1，其示出设备100的示例性非限制性示意性方框图。设备100可例如是单极晶体管。设备100包括衬底102和电荷俘获层104。“电荷俘获层”也可被称为“电荷存储层”或之类。衬底102可以是可用于半导体应用的任何衬底。在一个实施方式中，衬底102是柔性材料，例如聚合物。电荷俘获层104至少部分地覆盖和/或涂覆衬底102。在一个实施方式中，电荷俘获层104覆盖和/或涂覆衬底102的至少大约25%。在另一实施方式中，电荷俘获层104覆盖和/或涂覆衬底102的的表面的至少大约50%。在另一实施方式中，电荷俘获层104覆盖和/或涂覆衬底102的表面的至少大约75%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：电荷俘获层，其包括具有直径大于10nm的金属纳米粒子的自组装超高密度单层阵列，其中每个相邻的金属纳米粒子之间的平均距离小于或等于大约3纳米；以及衬底，其至少部分地涂覆有所述电荷俘获层。

【技术特征摘要】
2012.08.09 US 61/681，535;2012.12.10 US 13/709,4581.一种设备，包括: 电荷俘获层，其包括具有直径大于IOnm的金属纳米粒子的自组装超高密度单层阵列，其中每个相邻的金属纳米粒子之间的平均距离小于或等于大约3纳米；以及 衬底，其至少部分地涂覆有所述电荷俘获层。2.如权利要求1所述的设备，其中所述金属纳米粒子包括银、钼、铜、金纳米粒子。3.如权利要求1所述的设备，还包括第二电荷俘获层，所述第二电荷俘获层包括覆盖所述电荷俘获层的二维还原石墨氧化物薄板。4.如权利要求1所述的设备，其中所述金属纳米粒子包括核心-外壳结构，其中所述核心包括第一金属，而所述外壳包括第二金属。5.如权利要求1所述的设备，其中所述金属纳米粒子涂覆有表面活性剂。6.如权利要求5所述的设备，其中所述表面活性剂包括具有脂肪链的链烷硫醇。7.如权利要求1所述的设备，其中所述衬底包括聚合物。8.一种方法，包括: 在胶态溶液中合成具有大于IOnm的直径的金属纳米粒子；以及 将衬底浸在所述胶态溶液中以便于在所述衬底上的金属纳米粒子单层的自组装，使得所述金属钠米粒子单层使用微接触印刷技术被印刷在所述衬底上。9.如权利要求8所述的方法，`还包括在所述自组装之前功能化所述衬底。`10.如权利要求8所述的方法，其中所述合成还包括通过柠檬酸钠还原法来确保所述金属纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩素婷，周晔，A·L·R·维拉萨米，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：