一种硫化钼图像传感存储器及其制备方法技术

本发明专利技术属于光电子器件领域，并具体公开了一种硫化钼图像传感存储器及其制备方法。该方法包括如下步骤：在基底上制备连续硫化钼薄膜；然后制备传感器的金属电极对、存储器的第一金属电极层和金属对准标记，金属电极对的一端与第一金属电极层连接；在第一金属电极层的表面制备绝缘层，并在绝缘层的表面制备第二金属电极层，最后进行封装获得硫化钼图像传感存储器。本发明专利技术将传感器与存储器结合，可充分利用各自的优异特性，实现对可见光进行有效探测和存储的目的，并且具有易于制备、性能稳定的优点，为视网膜‑视神经仿生、类视神经计算等技术的进一步发展提供了新的思路和工具。

A Molybdenum Sulfide Image Sensing Memory and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种硫化钼图像传感存储器及其制备方法
本专利技术属于光电子器件领域，更具体地，涉及一种硫化钼图像传感存储器及其制备方法。
技术介绍
固体图像传感器是传感技术中的一个重要分支，它是PC机多媒体不可缺少的外设，也是监控中的核心器件。图像传感器依靠感光器件对光进行探测，通过入射光激发光生载流子，将光信号转变成电信号，从而能够分辨光信号的有无、强弱、位置、波段等信息，进而转变成图像信息。其中半导体图像传感所能探测到的光的波长由半导体材料的禁带宽度决定，其可探测范围从紫外光、可见光、一直到近红外和中远红外光波段。早期的光探测元件主要是硅基光二极管，但其具有抗高能辐射能力差、成本高、易老化等缺点，这使得对新型光电材料的研究得到重视。近年来，二维材料逐渐在传感器领域得以应用，其中以硫化钼为代表的过渡金属硫化物凭借其优异的光学特性和电学特性获得广泛关注。现有的图像传感器能够即时地检测光信号并感知图像信息，但在外部的图像刺激撤除时，传感器内部的电信号立即衰弱，图像信息转瞬即逝。这一缺点严重限制了高灵敏度图像传感器的应用发展。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本专利技术提供了一种硫化钼图像传感存储器及其制备方法，其中将传感器的金属电极对与存储器的第一金属电极层连接，用于将传感器的电压传递到存储器进行存储，相应能够克服现有传感器图像转瞬即逝的缺点，从而实现对光信号的感知及存储功能。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种硫化钼图像传感存储器的制备方法，该方法包括如下步骤：(a)在基底上制备连续硫化钼薄膜；(b)在所述连续硫化钼薄膜的表面制备传感器的金属电极对，并在所述连续硫化钼薄膜的表面或基底上制备存储器的第一金属电极层和金属对准标记，所述金属电极对的一端与所述第一金属电极层连接，用于将所述传感器的电压传递到所述存储器进行存储；(c)在所述第一金属电极层的表面制备绝缘层；(d)在所述绝缘层的表面制备第二金属电极层从而获得所述存储器，最后进行封装制得所述硫化钼图像传感存储器。作为进一步优选地，在步骤(a)中，采用化学气相沉积工艺制备所述连续硫化钼薄膜，所述化学气相沉积工艺包括低压化学气相沉积工艺、常压化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气象沉积工艺或金属有机化学气相沉积工艺，所述基底为刚性基底或柔性基底。作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述连续硫化钼薄膜的厚度为0.7nm～30nm。作为进一步优选地，在步骤(b)中，所述金属电极对中两个金属电极的间距为2μm～100μm，两个所述金属电极的长度为5μm～500μm。作为进一步优选地，在步骤(b)中，所述金属电极对和第一金属电极层的厚度为3nm～100nm。作为进一步优选地，在步骤(b)中，采用光刻技术结合镀膜工艺制备所述金属电极对、第一金属电极层和金属对准标记，制备所述金属电极对和第一金属电极层的材料为Ti、Al、Ni、Cr或Ta。作为进一步优选地，在步骤(c)中，采用套刻光刻技术结合镀膜工艺制备所述绝缘层，制备所述绝缘层的材料为Al2O3、SiO2、Sc2O3、Si3N4或NiO，所述绝缘层的厚度为5nm～100nm。作为进一步优选地，在步骤(d)中，采用套刻光刻技术结合镀膜工艺制备所述第二金属电极层，制备所述第二金属电极层的材料为Au或Pt，所述第二金属电极层的厚度为10nm～100nm。作为进一步优选地，所述镀膜工艺为磁控溅射工艺、电子束蒸发工艺或热蒸发工艺。按照本专利技术的另一方面，提供了一种利用上述方法制备的硫化钼图像传感存储器。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术将传感器与存储器结合进行制备获得硫化钼图像传感存储器，从而能够充分利用各自的优异特性，实现对可见光进行有效探测和存储的目的，并且具有易于制备、性能稳定的优点，为视网膜-视神经仿生、类视神经计算等技术的进一步发展提供了新的思路和工具；2.尤其是，本专利技术在硫化钼薄膜表面制备传感器的金属电极对，并保证两个金属电极的间距为2μm～100μm，金属电极的长度为5μm～500μm，金属电极的厚度为3nm～100nm，通过各个参数相互配合制得性能优异的传感器，能够对波长为460nm～750nm的可见光进行有效探测，可见光吸收率达90％以上，并通过加快载流子分离、减少复合从而显著提高传感器的灵敏度和响应速度；3.同时，本专利技术通过制备由第一金属电极层-绝缘层-第二金属电极层组成的存储器，并对金属电极层和绝缘层的制备材料和厚度进行优化，从而获得具有优异阻变存储功能的存储器，其阻值变化能够达到105倍，对电信号的存储时间长达250小时，性能均远高于常见的阻变存储器，并且电信号的存储与消除时间均低于20μs，能够实现对传感器电信号的实时存储功能，保证结果的真实性和可靠性。附图说明图1是本专利技术提供的硫化钼图像传感存储器的制备流程图；图2a是本专利技术优选实施例中步骤(b)制得功能层的结构示意图；图2b是本专利技术优选实施例中步骤(c)制得功能层的结构示意图；图2c是本专利技术优选实施例中步骤(d)制得功能层的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例中制得的硫化钼图像传感存储器的结构示意图；图4是本专利技术优选实施例中制得的硫化钼图像传感存储器中存储器部分的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本专利技术提供了一种硫化钼图像传感存储器的制备方法，该方法包括如下步骤：(a)采用化学气相沉积工艺，在基底上制备厚度为0.7nm～30nm的连续硫化钼薄膜；(b)采用光刻技术结合镀膜工艺，在连续硫化钼薄膜的表面制备传感器的金属电极对，并在连续硫化钼薄膜的表面或基底上制备存储器的第一金属电极层和金属对准标记，金属电极对的一端与所述第一金属电极层连接，用于将所述传感器的电压传递到所述存储器进行存储，该功能层的结构如图2a所示；(c)采用套刻光刻技术结合镀膜工艺，在第一金属电极层的表面制备绝缘层，该功能层的结构如图2b所示；(d)采用套刻光刻技术结合镀膜工艺，在所述绝缘层的表面制备第二金属电极层从而获得存储器，该功能层的结构如图2c所示，最后进行封装获得如图3所示的硫化钼图像传感存储器，其中存储器的结构如图4所示。进一步，可将连续硫化钼薄膜刻蚀为硫化钼薄膜阵列，并将传感器的金属电极对制备在硫化钼薄膜阵列上，此时存储器的第一金属电极层和金属对准标记制备在基底上。进一步，在步骤(a)中，化学气相沉积工艺包括低压化学气相沉积工艺、常压化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气象沉积工艺或金属有机化学气相沉积工艺，基底为刚性基底或柔性基底。进一步，在步骤(b)中，制备金属电极对和第一金属电极层的材料为Ti、Al、Ni、Cr或Ta，金属电极对中两个金属电极的间距为2μm～100μm，两个金属电极的长度分别为5μm～500μm，金属电极对和第一金属电极层的厚度为3nm～100nm，通过对传感器金属电极对各参数进行优化，能够获得性能优异的传感器，制得的传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化钼图像传感存储器的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)在基底上制备连续硫化钼薄膜；(b)在所述连续硫化钼薄膜的表面制备传感器的金属电极对，并在所述连续硫化钼薄膜的表面或基底上制备存储器的第一金属电极层和金属对准标记，所述金属电极对的一端与所述第一金属电极层连接，用于将所述传感器的电压传递到所述存储器进行存储；(c)在所述第一金属电极层的表面制备绝缘层；(d)在所述绝缘层的表面制备第二金属电极层从而获得所述存储器，最后进行封装制得所述硫化钼图像传感存储器。

【技术特征摘要】
1.一种硫化钼图像传感存储器的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)在基底上制备连续硫化钼薄膜；(b)在所述连续硫化钼薄膜的表面制备传感器的金属电极对，并在所述连续硫化钼薄膜的表面或基底上制备存储器的第一金属电极层和金属对准标记，所述金属电极对的一端与所述第一金属电极层连接，用于将所述传感器的电压传递到所述存储器进行存储；(c)在所述第一金属电极层的表面制备绝缘层；(d)在所述绝缘层的表面制备第二金属电极层从而获得所述存储器，最后进行封装制得所述硫化钼图像传感存储器。2.如权利要求1所述的硫化钼图像传感存储器的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，采用化学气相沉积工艺制备所述连续硫化钼薄膜，所述化学气相沉积工艺包括低压化学气相沉积工艺、常压化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气象沉积工艺或金属有机化学气相沉积工艺，所述基底为刚性基底或柔性基底。3.如权利要求1或2所述的硫化钼图像传感存储器的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述连续硫化钼薄膜的厚度为0.7nm～30nm。4.如权利要求1～3任一项所述的硫化钼图像传感存储器的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述金属电极对中两个金属电极的间距为2μm～100μm，两个所述金属电极的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖广兰，孙博，王子奕，史铁林，谭先华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42