基于單層二硫化鉬納米復(fù)合材料的電存儲器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域，特別涉及了一種基于納米復(fù)合材料的電存儲器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)60年代以來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多的無機(jī)材料具有電存儲現(xiàn)象，此后，科學(xué)家們不僅拓展了許多具有電存儲現(xiàn)象的無機(jī)材料，而且也發(fā)現(xiàn)了很多具有電存儲現(xiàn)象的基于聚合物體系的有機(jī)材料。隨后學(xué)術(shù)界開始越來越關(guān)注有機(jī)電存儲器件的現(xiàn)象。
[0003]二維層狀納米材料(2D)，包括石墨稀和二硫化鉬(molybdenum disulf ide)等，因?yàn)槠洳牧纤邆涞男路f的層狀結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的電學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)而引起了學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注。單層的二硫化鉬是一種通過弱范德華力相互作用，堆疊共價(jià)結(jié)合的S-Mo-S的構(gòu)造的石墨稀類似物。
[0004]近年來，作為2D層狀納米材料的代表的二硫化鉬已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界越來越多的關(guān)注。二硫化鉬(MoS2)納米片具有特殊層厚度相關(guān)的光學(xué)和電學(xué)性能，特別是由間接向直接帶隙轉(zhuǎn)變的單層MoS2納米片，使MoS2納米片比石墨烯在光電應(yīng)用方面更具有一定的優(yōu)勢，不僅在理論研究、合成和物理性質(zhì)研究方面，更在場效應(yīng)晶體管(FET，field-ef feettransistors)，光電二極管，以及鋰離子電池等光電器件的應(yīng)用中。此外，因?yàn)槠浜线m的能級以及量子限制效應(yīng)會使類石墨烯二硫化鉬成為一個有競爭力的電荷替代材料，在未來聚合物存儲器件中作為一種電荷捕獲材料。
[0005]目前國內(nèi)張華課題組率先研究了將類石墨烯二硫化鉬納米片與PVP(聚乙烯吡咯烷酮)材料進(jìn)行混合，用以制備出納米復(fù)合材料，并使用具有還原態(tài)的氧化石墨烯(rGO)作為存儲器件的柔性電極，加入MoS2-PVP納米復(fù)合材料所作為的器件活性層以及蒸鍍的金屬Al電極的光電存儲器件，制作完成了具備Flash特性的電存儲器件，器件開關(guān)比達(dá)到了 102。2013年，張華課題組又將類石墨烯二硫化鉬與氧化石墨烯混合，形成MoS2-GO的納米復(fù)合材料，并用于光電存儲器件的活性層，展現(xiàn)了 12的開關(guān)比的Flash型電存儲器件。雖然電存儲器件的性能不是很優(yōu)越，但其兩度形成的納米復(fù)合材料都展現(xiàn)了一定的Flash存儲特性，這也發(fā)現(xiàn)了二硫化鉬在電存儲領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0006]綜上所述，如何通過將二硫化鉬這種2D材料與其他材料復(fù)合，從而制備出性能更優(yōu)的電存儲器是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供基于單層二硫化鉬納米復(fù)合材料的電存儲器及其制備方法，通過將二硫化鉬與另一種半導(dǎo)體材料摻雜得到的納米復(fù)合材料作為活性層，得到Flash型存儲器件，且存儲器件的性能有所提高。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
基于單層二硫化鉬納米復(fù)合材料的電存儲器，在玻璃基底的上表面鍍有ITO膜層，ITO膜層上設(shè)有活性層，活性層上設(shè)有金屬電極，所述活性層為二硫化鉬與另一種半導(dǎo)體材料組成的納米復(fù)合材料，該納米復(fù)合材料以二硫化鉬為多體，另一種半導(dǎo)體材料的純度大于90%。
[0009]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，所述活性層的厚度為40-60nm，金屬電極的厚度為80-120nm。
[0010]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，所述活性層的厚度為50nm，金屬電極的厚度為80nm。
[0011]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，所述金屬電極為鋁電極。
[0012]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，所述另一種半導(dǎo)體材料的純度大于99.5%。
[0013]本發(fā)明還包括基于上述電存儲器的制備方法，包括以下步驟:
(1)對鍍有ITO膜層的玻璃基底依次經(jīng)去離子水清洗5-15分鐘、丙酮清洗5-15分鐘、乙醇清洗5-15分鐘，在100-120 °C溫度下干燥15-40分鐘后取出，再放入紫外照射裝置進(jìn)行紫外處理；
(2)選取與二硫化鉬復(fù)合的另一種半導(dǎo)體材料，先將二硫化鉬通過鋰離子插層法進(jìn)行剝離，通過高速離心液相轉(zhuǎn)移將水相二硫化鉬制備成異丙醇相二硫化鉬，再將另一種半導(dǎo)體材料溶于有機(jī)溶劑，最后按照質(zhì)量比5:1至30:1將二硫化鉬與另一種半導(dǎo)體材料混合，并在攪拌、加熱30-60min的條件下進(jìn)行復(fù)合；
(3)將玻璃基底固定在旋涂儀器上，通過滴管將步驟(2)制得的復(fù)合材料的混合溶液滴在ITO膜層上，調(diào)整旋涂儀器的轉(zhuǎn)速為1200-2000r/min、持續(xù)時(shí)間為30秒進(jìn)行旋涂，旋涂完畢后，將玻璃基底放入干燥箱中，100-120 °C溫度下退火5-10分鐘，形成活性層；
(4)在蒸鍍設(shè)備中裝好金屬掩模板，在活性層上蒸鍍金屬電極，蒸鍍速率為4.3-5埃每秒，直至電極厚度達(dá)到80-120nmo
[0014]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，步驟(I)中，對鍍有ITO膜層的玻璃基底依次經(jīng)去離子水清洗10分鐘、丙酮清洗15分鐘、乙醇清洗15分鐘，在120 °C溫度下干燥30分鐘后取出，再放入紫外照射裝置進(jìn)行紫外處理。
[0015]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，步驟(2)中，按照質(zhì)量比10:1將二硫化鉬與另一種半導(dǎo)體材料混合，并在攪拌、加熱30min的條件下進(jìn)行復(fù)合。
[0016]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，步驟(3)中，調(diào)整旋涂儀器的轉(zhuǎn)速為2000r/min、持續(xù)時(shí)間為30秒進(jìn)行旋涂，旋涂完畢后，將玻璃基底放入干燥箱中，120 °C溫度下退火10分鐘，形成活性層。
[0017]基于上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，步驟(4)中，在蒸鍍設(shè)備中裝好金屬掩模板，在活性層上蒸鍍金屬電極，蒸鍍速率為4.3埃每秒，直至電極厚度達(dá)到80nm。
[0018]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
(1)本發(fā)明的活性層的制備比一般聚合物的制備方法簡單，且原料易得；
(2)通過幾種材料的復(fù)合用于存儲器件的活性層，簡化了器件結(jié)構(gòu)；
(3)由于摻雜的效果，能夠提高器件性能，且存儲器件開關(guān)比達(dá)到103。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明中納米復(fù)合材料的實(shí)現(xiàn)示意圖。
[0021 ]圖3是本發(fā)明中活性層的制備示意圖。
[0022]圖4是實(shí)施例1的電流-電壓曲線圖。
[0023 ]圖5是實(shí)施例1的電流-維持時(shí)間曲線圖。
[0024]圖6是實(shí)施例2的電流-電壓曲線圖。
[0025]圖7是實(shí)施例2的電流-維持時(shí)間曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]如圖1所示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，在玻璃基底(Glasssubstrate)的上表面鍍有ITO膜層，ITO膜層上設(shè)有活性層(Active Layer)，活性層上設(shè)有金屬電極，所述活性層為二硫化鉬與另一種半導(dǎo)體材料組成的納米復(fù)合材料，該納米復(fù)合材料以二硫化鉬為多體，另一種半導(dǎo)體材料的純度大于90%。其中，活性層的厚度為40-60nm，優(yōu)選為50nm，金屬電極的厚度為80-120nm，優(yōu)選為80nm。金屬電極優(yōu)選采用鋁(Al)電極。
[0028]實(shí)施例1，以PC6qBM作為納