电子隧穿装置和相关联的方法制造方法及图纸

一种装置包括由电绝缘材料层(306)分隔开来的第一导电材料层和第二导电材料层(304，307)，其中一个或两个导电材料层(304，307)包括石墨烯，并且其中该装置被配置为使得电子能够从第一导电材料层(304)通过电绝缘材料层(306)隧穿至第二导电材料层(307)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及金属-绝缘体-金属(MIM) 二极管、相关联的方法和装置的领域，尤其涉及可以在光电检测器和硅整流二极管天线中使用的基于石墨烯的MIM 二极管。某些所公开的示例方面/实施例涉及便携式电子设备，尤其是可以在使用时进行手持的所谓的手持电子设备(虽然它们在使用时可以置于支架中)。这样的手持电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)。根据一个或多个所公开的示例方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一种或多种音频/文本/视频通信功能(例如，电话通信、视频通信和/或文本传输、短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能、交互式/非交互式观看服务(例如，web浏览、导航、电视/节目观看功能)、音乐录制/播放功能(例如，MP3或其它格式和/或(FM/AM)无线电广播录制/播放)、数据下载/发送功能、图像捕捉功能(例如，使用(例如，内置式)数码相机)和游戏功能)。
技术介绍
之前已经使用晶体金属薄膜的热或等离子氧化制造出了 MM 二极管。然而，以这种方式制造的二极管表现出很差的产量和性能。在很大程度上，这些问题可以归因于金属表面的粗糙度，该金属表面经常大于绝缘体的厚度。金属的粗糙度导致了贯穿器件的不统一的电场，这使得难以对电子隧穿进行控制。近来，已经提出了使用非晶体金属层来降低MM器件中的表面粗糙度。然而，所提出的金属是由四种金属所构成的合金(ZrCuAINi)，这增加了制造的复杂度和成本。此外，这样的合金由于金属是不透明的且相对易碎的而并不适合在柔性且透明的电子器件中使用。这里所公开的装置可以解决该问题。该说明书中对于之前所公开的文档或任意
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的列举或讨论并不应当被必然地认为认可该文档或
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构成现有技术的一部分或者是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施例可以解决
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的一个或多个问题。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种装置，包括由电绝缘材料层分隔开来的第一导电材料层和第二导电材料层，其中一个或两个导电材料层包括石墨烯，并且其中该装置被配置为使得电子能够从第一导电材料层通过电绝缘材料层隧穿至第二导电材料层。该装置可以被配置为通过对第一导电材料层和第二导电材料层施加电压差和/或在第一导电材料层和第二导电材料层之间提供功函数差而使得电子无法从第二导电材料层通过电绝缘材料层隧穿至第一导电材料层。第一导电材料层和第二导电材料层可以仅由石墨烯所制成。第一导电材料层可以包括石墨烯，而第二导电材料层可以包括Cr、Au、Al、N1、Cu、Pt、W以及铟锡氧化物中的一种或多种，或者包括上述的一种或多种的合金。第二导电材料层可以包括一个或多个纳米柱体。电绝缘材料层可以包括Al203、Hf02、BN和类金刚石碳(diamond-like carbon)。该层电绝缘材料可以具有不大于15nm的厚度，可能为5-10nm，其可以仅在使用强烈偏移的情况下延伸至5-10nm。氧化物的厚度可以被认为对于适当隧穿是关键的。其不能过厚但是也不能过薄，否则将发生不同类型的全障碍(full-barrier)隧穿(不依赖于偏置)。第一导电材料层、第二导电材料层和电绝缘材料层中的一个或多个可以是光学透明的。表达形式“光学透明”可以被认为是意味着针对一种或多种不同类型的电磁辐射(例如，UV、IR、可见光、微波、无线电或X光)是透明的而并非仅针对可见光是透明的。该装置可以形成于支撑衬底上。该支撑衬底可以是电绝缘的。该支撑衬底可以是光学透明的。该支撑衬底可以包括玻璃或氧化硅。该装置可以在最上层的导电材料(即，取决于用来形成该装置的构造处理的第一导电材料层或第二导电材料层)的顶部包括钝化层。该装置可以包括电压源。该电压源可以被配置为在导电材料层之间施加电位差而促成电子从第一导电材料层通过该电绝缘材料层而隧穿至第二导电材料层，并且阻止电子从第二导电材料层通过该电绝缘材料层而隧穿至第一导电材料层。该电压源可以被配置为向第一导电材料层施加负电位和/或向第二导电材料层施加正电位。电子可以是在第一导电材料层被电磁辐射(例如，UV、IR、可见光、微波、无线电或X光)照射时所生成的热电子。该装置可以包括电磁辐射源，其被配置为利用电磁辐射照射第一导电材料层以便生成热电子。该装置可以包括天线。该天线可以被配置为在该天线被电磁辐射(例如，UV、IR、可见光、微波、无线电或X光)所照射时允许电子进行流动。该装置可以被配置为使得电子能够从第一导电材料层通过该电绝缘材料层而隧穿至第二导电材料层。该装置可以被配置为使得电子无法从第二导电材料层通过该电绝缘材料层而隧穿至第一导电材料层。该装置可以包括电磁辐射源，其被配置为利用电磁辐射照射该天线以便生成电子流动。该装置可以包括电流计，其被配置为测量隧穿的电子所形成的电流。该装置可以为二极管。该装置可以形成光电检测器或硅整流二极管天线的部分。根据另外的方面，提供了一种包括这里所描述的任意装置的设备。该设备可以是以下之一:电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备，以及用于任意以上所提到的设备的模块。该装置可以被认为是设备或用于设备的模块。根据另外的方面，提供了一种装置，其包括由用于电绝缘的器件分隔开来的用于电传导的第一和第二器件，其中一个或两个用于电传导的器件包括石墨烯，并且其中该装置被配置为使得电子能够从用于电传导的第一器件通过用于电绝缘的器件而隧穿至用于电传导的第二器件。根据另外的方面，提供了一种方法，包括:由第一导电材料层、第二导电材料层和电绝缘材料层形成装置以提供一种装置，该装置包括由电绝缘材料层分隔开来的第一导电材料层和第二导电材料层，其中一个或两个导电材料层包括石墨烯，并且其中该装置被配置为使得电子能够从第一导电材料层通过电绝缘材料层隧穿至第二导电材料层。该装置的形成可以包括:将第一导电材料层沉积在支撑衬底的顶部；将电绝缘材料层沉积在第一导电材料层的顶部；并且将第二导电材料层沉积在电绝缘材料层的顶部。该装置的形成可以包括:将第一导电材料层沉积在第一支撑衬底的顶部；将电绝缘材料层沉积在第一导电材料层的顶部；将第二导电材料层沉积在第二支撑衬底的顶部；将第一支撑衬底置于第二支撑衬底的顶部而使得第一导电材料层通过电绝缘材料层而与第二导电材料层分隔开来；并且去除第一支撑衬底。该装置的形成可以包括:将第一导电材料层沉积在第一支撑衬底的顶部；将电绝缘材料层沉积在第一导电材料层的顶部；将第二导电材料层沉积在第二支撑衬底的顶部；将第二支撑衬底置于第一支撑衬底的顶部而使得第一导电材料层通过电绝缘材料层而与第二导电材料层分隔开来；并且去除第二支撑衬底。根据另外的方面，提供了一种方法，包括:将电流的流动控制为装置中的第一方向，该装置包括由电绝缘材料层分隔开来的第一导电材料层和第二导电材料层，其中一个或两个导电材料层包括石墨烯，并且其中该装置被配置为使得电子能够从第一导电材料层通过电绝缘材料层隧穿至第二导电材料层，电流的流动通过对第一导电材料层和第二导电材料层提供电压差和/或在第一导电材料层和第二导电材料层之间提供功函数差而进行控制。除非明确指出或者被本领域技术人员所理解，否则这里所公开的任意方法的步骤并非必须以所公开的确切顺序来执行。根据另外的方面，提供了一种记录于载体上的计算机程序，该计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括由电绝缘材料层分隔开来的第一导电材料层和第二导电材料层，其中一个或两个导电材料层包括石墨烯，并且其中所述装置被配置为使得电子能够从所述第一导电材料层通过所述电绝缘材料层隧穿至所述第二导电材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.23 US 13/336,5891.一种装置，包括由电绝缘材料层分隔开来的第一导电材料层和第二导电材料层，其中一个或两个导电材料层包括石墨烯，并且其中所述装置被配置为使得电子能够从所述第一导电材料层通过所述电绝缘材料层隧穿至所述第二导电材料层。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置被配置为通过对所述第一导电材料层和所述第二导电材料层施加电压差和/或在所述第一导电材料层和所述第二导电材料层之间提供功函数差而使得电子无法从所述第二导电材料层通过所述电绝缘材料层隧穿至所述第一导电材料层。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电材料层和所述第二导电材料层中的一个或两者仅由石墨烯所制成。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电材料层包括石墨烯，而所述第二导电材料层包括Cr、Au、Al、N1、Cu、Pt、W以及铟锡氧化物中的一种或多种，或者包括上述的一种或多种的合金。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电材料层、所述第二导电材料层和所述电绝缘材料层中的一个或多个层是光学透明的。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置形成于支撑衬底上，并且其中该支撑衬底是电绝缘和/或光学透明的。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电绝缘材料层包括A1203、HfO2,BN和类金刚石碳中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二导电材料层包括一个或多个纳米柱体。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置在所述第一导电材料层或所述第二导电材料层的顶部包括钝化层。10.根据权利要求2所述的装置，其中所述装置包括电压源，其被配置为在所述导电材料层之间施加电位差而促成电子从所述第一导电材料层通过所述电绝缘材料层而隧穿至所述第二导电材料层，并且阻止电子从所述第二导电材料层通过所述电绝缘材料层而隧穿至所述第一导电材料层。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述电压源被配置为向所述第一导电材料层施加负电位和/或向所述第二导电材料层施加正电位。12.根据权利要求1所述的装置，其中电子是在所述第一导电材料层被电磁辐射照射时所生成的热电子。13.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括天线，其被配置为允许电子在所述天线被电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·库利，S·阿万，A·洛姆巴多，T·库尔马拉，A·费拉里，T·埃彻梅耶，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI