本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種近紅外光控存儲(chǔ)器及其制造方法。

背景技術(shù)：

存儲(chǔ)器是具有記憶功能的電子器件，在半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，占整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩成以上。幾十年來，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器更新?lián)Q代，體積由巨大越變?cè)叫。鎯?chǔ)容量卻從微小越變?cè)酱?。同時(shí)，存儲(chǔ)速度也得到大幅提升。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)用于保存信息的記憶元器件的要求越來越高，不但要具有小的器件體積、超高的存儲(chǔ)容量和快速的讀寫速度，而且要有低成本、低功耗和高可靠性的特點(diǎn)。

光可控存儲(chǔ)器是是一種利用光對(duì)存儲(chǔ)器電學(xué)性能進(jìn)行調(diào)控的器件。在光可控有機(jī)存儲(chǔ)器研究方面，中科院微電子所的Wang等研究了基于并五苯的金納米顆粒浮柵存儲(chǔ)器在白光輔助編程下的電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)窗口和開關(guān)比被顯著提高。中科院化學(xué)所Zhang等合成了一種新的電荷存儲(chǔ)分子M-C10，研究了不同幅度的白光照射對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管存儲(chǔ)器件電學(xué)性能的調(diào)控效果，并制備了大面積的光感應(yīng)存儲(chǔ)陣列作為光傳感器。香港大學(xué)Ren等[3]利用藍(lán)光對(duì)基于小分子半導(dǎo)體DNTT的聚合物電介體存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)控，器件的存儲(chǔ)窗口可以擴(kuò)大到100 伏。蘇州大學(xué)Gao等系統(tǒng)性研究了基于金納米顆粒的浮柵存儲(chǔ)器在可見光（紅光，綠光，藍(lán)紫光）照射下的器件性能增強(qiáng)效果，并提出可見光輔助編程可適當(dāng)降低存儲(chǔ)器的編程電壓。俄羅斯科學(xué)院的Frolova等探索了光色化合物螺噙喃在小分子C₆₀存儲(chǔ)器中的應(yīng)用，在藍(lán)紫光的照射下器件的存儲(chǔ)窗口和編程速度都得到了提高。南京郵電大學(xué)的Yi等利用白光實(shí)現(xiàn)了基于并五苯/PVK的有機(jī)小分子存儲(chǔ)器的電編程-光擦除以及光編程-電擦除的功能。

上述國(guó)內(nèi)外科研人員的研究主要集中在利用可見光來調(diào)控有機(jī)存儲(chǔ)器以及研究有機(jī)存儲(chǔ)器件的光電效應(yīng)?？梢姽獾纳锎┩干疃容^小且可能對(duì)組織有損傷，在植入式和可穿戴柔性電子設(shè)備的應(yīng)用中有一定的局限性。

因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于為用戶提供一種近紅外光控存儲(chǔ)器及其制造方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中使用可見光調(diào)控有機(jī)存儲(chǔ)器時(shí)存儲(chǔ)容量低且可能對(duì)使用者身體造成傷害的缺陷。

本發(fā)明所公開的技術(shù)方案如下：

一種近紅外光控存儲(chǔ)器，其中，包括：半導(dǎo)體層、浮柵層、介電層、柵極和基底；所述半導(dǎo)體層之上還設(shè)置有金電極；所述浮柵層由二氧化硅包覆熒光納米顆粒組成。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器，其中，所述熒光納米顆粒的尺寸大小為10納米-50納米；所述熒光納米顆粒的核殼比例為3:1-3:3。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器，其中，所述熒光納米顆粒的材料包括：NaYF₄:Yb，Er，Tm。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器，其中，所述半導(dǎo)體層的材料為并五苯；所述基底的材料為柔性PFT；所述介電層的材料為氧化鋁；所述柵極的材料為銀。

一種所述的近紅外光控存儲(chǔ)器的制造方法，其中，包括步驟：

步驟A、利用微乳液法將二氧化硅包覆熒光納米顆粒；

步驟B、依次將柵極材料蒸發(fā)到基底上作為柵極，將介電層材料沉積到柵極上得到介電層，將二氧化硅包覆熒光納米顆粒熱蒸發(fā)到介電層上形成浮柵層；將半導(dǎo)體層材料沉積到浮柵層上形成半導(dǎo)體層，并在半導(dǎo)體層上沉積金電極，得到所述存儲(chǔ)器。

所述的近紅外光控制存儲(chǔ)器的制造方法，其中，所述步驟A之前還包括：

步驟A01、以氧化鋁為材料，使用原子層沉積的方法制備介電層。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器的制造方法，其中，所述步驟B中包括：

步驟B1、以柔性PET做為基底，使用掩膜版將銀熱蒸發(fā)到PET基底上作為柵極。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器的制造方法，其中，所述步驟A中還包括步驟：

步驟A1、將NaYF₄納米顆粒分散到環(huán)已烷中，并加入表面活性劑和氨水，形成微乳液；

步驟A2、在所述微乳液中加入TEOS，反應(yīng)后得二氧化硅包覆的熒光納米顆粒。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器的制造方法，其中，所述步驟A2之后還包括步驟：

步驟A3、將二氧化硅包覆的熒光納米顆粒與高分子材料聚乙烯吡咯烷酮充分混合，得到復(fù)合材料溶液；

步驟A4、將所述復(fù)合材料溶液旋涂在襯底上，并熱退火形成浮柵層。

所述的近紅外光控存儲(chǔ)器的制造方法，其中，所述熒光納米顆粒的尺寸大小為10納米-50納米；所述熒光納米顆粒的核殼比例為3:1-3:3。

有益效果，本發(fā)明提供了一種近紅外光控存儲(chǔ)器及其制造方法，所述近紅外光控存儲(chǔ)器包括：半導(dǎo)體層、浮柵層、介電層、柵極和基底；所述半導(dǎo)體層之上還設(shè)置有金電極；所述浮柵層由二氧化硅包覆熒光納米顆粒組成。本發(fā)明所述的存儲(chǔ)器在近紅外光調(diào)控下，存儲(chǔ)窗口得到增強(qiáng)，以此來實(shí)現(xiàn)多比特存儲(chǔ)。相比常規(guī)的改進(jìn)半導(dǎo)體層材料特性或增強(qiáng)浮柵層捕獲載流子能力等方法，利用近紅外光實(shí)時(shí)調(diào)控、增強(qiáng)存儲(chǔ)窗口在信息加密領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。近紅外光調(diào)控方便高效，更可與常規(guī)方法相結(jié)合，從而獲得高性能的存儲(chǔ)器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的近紅外光控存儲(chǔ)器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中二氧化硅包覆納米顆粒合成示意圖。

圖3是本發(fā)明中近紅外光控存儲(chǔ)器制造方法的步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

常規(guī)的存儲(chǔ)器主要是基于硅技術(shù)不能在柔性基底上制造，同時(shí)在單個(gè)晶體管中只有單比特?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)。有機(jī)電子器件具有質(zhì)輕、柔性和低成本的特點(diǎn)，有機(jī)光控存儲(chǔ)器已成為未來信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的一個(gè)重要的發(fā)展方向。與可見光相比，近紅外光具有較大的生物穿透深度且對(duì)組織無損傷，在植入式和可穿戴電子設(shè)備中具有光明的應(yīng)用前景。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種近紅外光控存儲(chǔ)器，其包括：半導(dǎo)體層1、浮柵層2、介電層3、柵極4和基底5；所述半導(dǎo)體層1之上還設(shè)置有金電極6；所述浮柵層2由二氧化硅包覆熒光納米顆粒組成。

結(jié)合圖2所示，使用二氧化硅20包覆熒光納米顆粒10，從而得到在具體操作過程中，

通過控制納米顆粒的尺寸大小（10納米至50納米）以及核殼比例（3:1-3:3）來實(shí)現(xiàn)可用于存儲(chǔ)器浮柵層的熒光納米顆粒的合成。所述熒光納米顆粒含有NaYF₄，Yb，Er和Tm這四種組分，在具體應(yīng)用過程中，通過調(diào)節(jié)Yb, Er和 Tm的濃度來調(diào)節(jié)熒光納米顆粒NaYF₄的發(fā)光波長(zhǎng)。采用微乳液法將熒光納米顆粒包覆二氧化硅,合成路線圖如圖1所示。NaYF₄納米顆粒首先分散在環(huán)己烷中，然后加入表面活性劑和氨水以形成油包水型微乳液，隨后加入TEOS反應(yīng)生成二氧化硅包覆的熒光納米顆粒。

在獲得在水中能夠均勻分散的熒光納米顆粒的基礎(chǔ)上，與高分子材料聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)充分混合，得到復(fù)合材料溶液。將復(fù)合材料溶液旋涂在襯底上，經(jīng)過熱退火形成熒光納米顆粒組成的浮柵層。

在本發(fā)明中為了實(shí)現(xiàn)非可見光對(duì)有機(jī)柔性存儲(chǔ)器的性能調(diào)控，關(guān)鍵在于利用在近紅外光激發(fā)下能夠發(fā)光的熒光納米顆粒對(duì)半導(dǎo)體層產(chǎn)生影響。半導(dǎo)體層吸收熒光納米顆粒發(fā)出的可見光，產(chǎn)生的載流子在電場(chǎng)的作用下被捕獲在浮柵層中。在這個(gè)過程中，近紅外光間接地增加了可被捕獲的載流子數(shù)目，增強(qiáng)了存儲(chǔ)窗口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有機(jī)柔性存儲(chǔ)器在非可見光下的多比特存儲(chǔ)，而利用不同發(fā)光波長(zhǎng)的熒光納米顆粒，可有效調(diào)節(jié)有機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)性能，實(shí)現(xiàn)柔性存儲(chǔ)器件存儲(chǔ)窗口可控。

較佳的，在具體應(yīng)用時(shí)，所述熒光納米顆粒的尺寸大小為10納米-50納米；所述熒光納米顆粒的核殼比例為3:1-3:3。

所述熒光納米顆粒的材料包括：NaYF₄:Yb，Er，Tm，通過調(diào)節(jié)Yb, Er和 Tm的濃度來調(diào)節(jié)熒光納米顆粒NaYF₄的發(fā)光波長(zhǎng)。

采用在近紅外光下發(fā)光波長(zhǎng)不同的熒光納米顆粒作為浮柵層，利用不同納米顆粒產(chǎn)生的光生載流子不一樣來對(duì)存儲(chǔ)器性能進(jìn)行調(diào)控。同時(shí)，包覆的金屬氧化物層是影響數(shù)據(jù)記憶時(shí)間的重要因素，在提高記憶時(shí)間的前提下必須保證存儲(chǔ)器件的快讀寫特性，所以利用高密度的適當(dāng)厚度的金屬氧化物來包覆納米顆粒來提高器件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性能。相比傳統(tǒng)有機(jī)浮柵存儲(chǔ)器，熒光納米顆粒存儲(chǔ)器可被近紅外光調(diào)控，增強(qiáng)了存儲(chǔ)性能，擴(kuò)寬了應(yīng)用領(lǐng)域，上述是本發(fā)明題的最大創(chuàng)新之處。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體層1的材料為并五苯；所述基底5的材料為柔性PFT；所述介電層3的材料為氧化鋁；所述柵極4的材料為銀。

存儲(chǔ)器將制備于柔性PET基底上，20納米厚的銀首先通過掩膜版熱蒸發(fā)在PET上作為柵極。30納米厚的氧化鋁作為介電層通過原子層沉積的方法制備。熒光納米顆粒薄膜將被旋涂在襯底上并熱退火形成熒光納米顆粒浮柵層。不同密度的熒光納米顆粒浮柵層將被制備并在器件電學(xué)性能測(cè)試中研究對(duì)比。30納米厚的半導(dǎo)體層（并五苯）會(huì)以0.2埃/秒的速率熱蒸發(fā)在浮柵層上面。金電極（溝道長(zhǎng)度/寬度= 30微米/1000微米）將通過掩膜版沉積在半導(dǎo)體薄膜上，其中所述金電極設(shè)置在半導(dǎo)體層之上，所述半導(dǎo)體層設(shè)置在浮柵層只上，所述浮柵層設(shè)置在介電層之上，所述介電層設(shè)置在柵極之上，所述柵極設(shè)置在基底上，從而得到本發(fā)明所述提供的存儲(chǔ)器。

本發(fā)明以表面二氧化硅包覆的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒作為有機(jī)浮柵存儲(chǔ)器中浮柵層，通過近紅外光來調(diào)控存儲(chǔ)器件電學(xué)性能從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器多比特存儲(chǔ)。這種方案為利用非可見光有效調(diào)控存儲(chǔ)器電學(xué)性能以及研制出高效的新型柔性多比特存儲(chǔ)器奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

本發(fā)明在提出上述近紅外光控存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上，還提供了一種所述的近紅外光控存儲(chǔ)器的制造方法，如圖3所示，包括步驟：

步驟S1、利用微乳液法將二氧化硅包覆熒光納米顆粒；

步驟S2、依次將柵極材料蒸發(fā)到基底上作為柵極，將介電層材料沉積到柵極上得到介電層，將二氧化硅包覆熒光納米顆粒熱蒸發(fā)到介電層上形成浮柵層；將半導(dǎo)體層材料沉積到浮柵層上形成半導(dǎo)體層，并在半導(dǎo)體層上沉積金電極，得到所述存儲(chǔ)器。

較佳的，所述步驟S1之前還包括：

步驟S01、以氧化鋁為材料，使用原子層沉積的方法制備介電層。

所述步驟S2中包括：

步驟S21、以柔性PET做為基底，使用掩膜版將銀熱蒸發(fā)到PET基底上作為柵極。

所述步驟S1中還包括步驟：

步驟S11、將NaYF₄納米顆粒分散到環(huán)已烷中，并加入表面活性劑和氨水，形成S12、在所述微乳液中加入TEOS，反應(yīng)后得二氧化硅包覆的熒光納米顆粒。

采用液相法合成近紅外光下不同發(fā)光波長(zhǎng)的熒光納米顆粒以及復(fù)合的納米顆粒浮柵層材料，減少了制造成本，在柔性浮柵存儲(chǔ)器研究領(lǐng)域方法新穎。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)機(jī)存儲(chǔ)器電學(xué)性能的均一性、穩(wěn)定性以及耐彎曲性，對(duì)實(shí)現(xiàn)大面積柔性有機(jī)存儲(chǔ)器的制備奠定基礎(chǔ)。

所述步驟S12之后還包括步驟：

步驟S13、將二氧化硅包覆的熒光納米顆粒與高分子材料聚乙烯吡咯烷酮充分混合，得到復(fù)合材料溶液；

步驟S14、將所述復(fù)合材料溶液旋涂在襯底上，并熱退火形成浮柵層。

所述熒光納米顆粒的尺寸大小為10納米-50納米；所述熒光納米顆粒的核殼比例為3:1-3:3。

本發(fā)明所提供的存儲(chǔ)器的電性能，可以使用吉時(shí)利2612源表和安捷倫4155C半導(dǎo)體參數(shù)分析儀來分別檢測(cè)其在“編程”狀態(tài)和“擦除”的狀態(tài)參量。當(dāng)負(fù)偏壓施加到柵極時(shí), p型的并五苯的電荷載流子被納米顆粒俘獲稱為“編程”狀態(tài)。相反的操作被稱為“擦除”狀態(tài)，通過施加正偏壓于柵極此時(shí)捕獲的電荷載流子從納米顆粒回到并五苯。存儲(chǔ)窗口被定義為閾值電壓（擦除）-閾值電壓（編程）。為了測(cè)量數(shù)據(jù)的保持特性，編程/擦除狀態(tài)將由施加±40 V偏壓1秒得到，然后記錄閾值電壓隨著時(shí)間的改變。重復(fù)連續(xù)的編程/擦除操作將來衡量存儲(chǔ)器的耐力屬性。存儲(chǔ)器的閾值電壓將在固定的編程/擦除周期數(shù)后被測(cè)量。設(shè)計(jì)的近紅外光調(diào)控的存儲(chǔ)器在近紅外光照射下的編程實(shí)現(xiàn)了有機(jī)浮柵存儲(chǔ)器件的不同關(guān)態(tài)。

本發(fā)明提供了一種近紅外光控存儲(chǔ)器及其制造方法，所述近紅外光控存儲(chǔ)器包括：半導(dǎo)體層、浮柵層、介電層、柵極和基底；所述半導(dǎo)體層之上還設(shè)置有金電極；所述浮柵層由二氧化硅包覆熒光納米顆粒組成。本發(fā)明所述的存儲(chǔ)器在近紅外光調(diào)控下，存儲(chǔ)窗口得到增強(qiáng)，以此來實(shí)現(xiàn)多比特存儲(chǔ)。相比常規(guī)的改進(jìn)半導(dǎo)體層材料特性或增強(qiáng)浮柵層捕獲載流子能力等方法，利用近紅外光實(shí)時(shí)調(diào)控、增強(qiáng)存儲(chǔ)窗口在信息加密領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。近紅外光調(diào)控方便高效，更可與常規(guī)方法相結(jié)合，從而獲得高性能的存儲(chǔ)器。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。