一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法。该制备方法包括：从WTe

A fabrication method of flexible ferroelectric memory cell based on two-dimensional materials

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法
本专利技术涉及柔性电子
，尤其涉及一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法。
技术介绍
随着信息科技的发展，人们对信息处理或存储能力的需求不断的提高，越来越多的电子元器件做得越来越小，以在一定面积的芯片上容纳尽可能多的电子元器件，从而提升芯片对信息的处理或存储能力。现在最小的微电子器件尺寸已经逼近14纳米的尺度。但是随着器件尺寸的进一步缩小，传统的物理定律将不再适用，人们必须采用量子力学的方法来设计开发全新的“纳米”器件。因而，对纳米器件或相关纳米材料的研究就成为当今世界信息科技发展的一个焦点问题。其中，柔性可延展电子器件代表了新一代电子器件发展的一个最新方向。柔性电子器件既具有传统基于刚性电路板系统的性能，也可以像橡皮筋一样被拉伸，相比于硅基芯片而言更具有适合大规模集成电路的生产制造及低成本的优点。近年来，柔性显示技术的发展和可穿戴智能设备的推广更促使对柔性可延展电子器件的要求越来越高，寻求具有优异机械柔韧性和良好电学性能的电子材料成为提高柔性可弯曲电子器件发展的方向。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，以实现在柔性膜片上基于WTe2为导电通道的柔性有机铁电存储单元的制备。本专利技术实施例提供了一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，包括：从WTe2晶体中剥离WTe2薄膜并转移到柔性膜片上；在所述WTe2薄膜表面形成源电极和漏电极；在所述源电极、所述漏电极和所述WTe2薄膜上形成PVDF基铁电薄膜；在所述PVDF基铁电薄膜上形成栅电极。可选的，所述在所述源电极、所述漏电极和所述WTe2薄膜上形成PVDF基铁电薄膜包括：在所述WTe2薄膜上旋涂PVDF基有机铁电聚合物；进行真空退火处理形成所述PVDF基铁电薄膜。可选的，所述真空退火温度为135℃～145℃，退火时间为1-3h。可选的，所述旋涂PVDF基有机铁电聚合物的转速为2000～4000r/min，旋涂时间为20～40s。可选的，所述PVDF基铁电薄膜厚度为200～300nm。可选的，PVDF基有机铁电溶液的溶剂为二-甲基甲酰胺。可选的，所述PVDF基有机铁电溶液中P(VDF-TrFE)有机铁电聚合物的质量百分比为4％～6％。可选的，所述柔性膜片为PET膜片。可选的，所述PVDF基有机铁电聚合物包括聚偏氟乙烯-三氟乙烯。可选的，所述WTe2薄膜厚度为1～10nm。本专利技术实施例中，通过将剥离的WTe2薄膜转移到柔性膜片上并在WTe2薄膜上形成源电极、漏电极以及PVDF基铁电薄膜，最后在PVDF基铁电薄膜上形成栅电极，实现了在柔性膜片上基于WTe2为导电通道的柔性有机铁电存储单元的制备。通过该方法制备的柔性铁电存储单元不仅可以对WTe2物理性质有效调控，提高器件的电学性能，满足对柔性器件的使用要求，而且工艺简单，成本低廉，可以大力推动有机铁电柔性存储器的开发进程。附图说明图1为本专利技术实施例一中的基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例一中采用该制备方法制备的柔性铁电存储单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例二中的基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法的流程图；图4为本专利技术实施例二中的柔性铁电存储单元电阻随栅极电压变化关系图；图4a为本专利技术实施例二中的柔性铁电存储单元信息从“0”到“1”的写入过程图；图4b为本专利技术实施例二中的柔性铁电存储单元信息从“1”到“0”的擦除过程图；图4c为本专利技术实施例二中的柔性铁电存储单元信息“1”保留状态随时间变化的关系图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，如图1所示，基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法包括：S100、从WTe2晶体中剥离WTe2薄膜并转移到柔性膜片上。首先选取柔性膜片，其中柔性膜片材料是麦拉片(MYLAR片)PET聚酯薄膜，麦拉片(MYLAR片)PET聚酯薄膜是系由对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在相关催化剂的辅助下加热，经过酯交换和真空缩聚，双轴拉伸而成的薄膜，具有尺寸稳定、平直和优良的抗撕拉强度。将选取的柔性膜片通过清洗等步骤保证膜片表面的洁净度，然后采用微机械剥离方法从WTe2晶体中剥离出WTe2薄膜，WTe2薄膜厚度控制在8层以下，其中单层WTe2的薄膜由一层W原子和上、下两层的Te原子堆积而成。需要说明的是，可以采用微机械剥离方法从WTe2晶体中剥离出WTe2薄膜，也可以使用其他剥离方法对WTe2晶体进行处理得到WTe2薄膜，本专利技术实施例不对剥离方法进行限定。S200、在WTe2薄膜表面形成源电极和漏电极。将转移到柔性膜片上的WTe2薄膜经过旋涂光刻胶、烘烤、曝光、显影和烘烤等操作得到所需的源、漏电极图形结构，然后再经过蒸发、Lift-off等操作得到源、漏Cr/Au电极，其中得到的Cr电极厚度为20～30nm，Au电极厚度为40～50nm。S300、在源电极、漏电极和WTe2薄膜上形成PVDF基铁电薄膜。将PVDF基有机铁电聚合物在严格的湿度条件下旋涂至已制备有金属源、漏电极WTe2薄膜上，再对薄膜进行真空退火处理，薄膜退火温度为140℃，退火时间2小时，自然冷却至室温，以便得到具有高结晶性的致密的PVDF基铁电薄膜。S400、在PVDF基铁电薄膜上形成栅电极。在经过热处理后的PVDF基铁电薄膜上使用掩膜版通过电子束蒸发的方法蒸镀Al电极，得到所需的栅电极结构，其中的Al电极的厚度为60nm。图2示例性的表示采用本方法制备的柔性铁电存储单元的结构示意图，如图2所示，10表示柔性膜片，20表示WTe2薄膜，30为源电极Cr，40为漏电极Au，50为PVDF基铁电薄膜，6为栅电极Al。本实施例的技术方案，通过将剥离的WTe2薄膜转移到柔性膜片上并在WTe2薄膜上形成源电极、漏电极以及PVDF基铁电薄膜，最后在PVDF基铁电薄膜上形成栅电极，实现了在柔性膜片上基于WTe2为导电通道的柔性有机铁电场效应管的制备。通过该方法制备的柔性有机铁电场效应管不仅可以对WTe2物理性质有效调控，提高器件的电学性能，满足对柔性器件的使用要求，而且工艺简单，成本低廉，可以大力推动有机铁电柔性存储器的开发进程。实施例二在上述实施例1的基础上，图3为本专利技术实施例二提供的基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，如图3所示，基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法包括：S100、从WTe2晶体中剥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，其特征在于，包括：/n从WTe

【技术特征摘要】
1.一种基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，其特征在于，包括：
从WTe2晶体中剥离WTe2薄膜并转移到柔性膜片上；
在所述WTe2薄膜表面形成源电极和漏电极；
在所述源电极、所述漏电极和所述WTe2薄膜上形成PVDF基铁电薄膜；
在所述PVDF基铁电薄膜上形成栅电极。


2.根据权利要求1所述的基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，其特征在于，所述在所述源电极、所述漏电极和所述WTe2薄膜上形成PVDF基铁电薄膜包括：
在所述WTe2薄膜上旋涂PVDF基有机铁电聚合物；
进行真空退火处理形成所述PVDF基铁电薄膜。


3.根据权利要求2所述的基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，其特征在于，所述真空退火温度为135℃～145℃，退火时间为1～3h。


4.根据权利要求2所述的基于二维材料的柔性铁电存储单元的制备方法，其特征在于，所述旋涂PVDF基有机铁电聚合物的转速为2000～4000r/min，旋涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：何洪涛，周良，叶毕聪，陈平博，闫鑫，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44