基于鋁納米晶浮柵的碳納米管非易失性存儲(chǔ)器

現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，電荷耦合器件與電荷存儲(chǔ)器件作為兩個(gè)獨(dú)立分支分別沿著各自的路徑發(fā)展，但能同時(shí)具備光電傳感和存儲(chǔ)功能的碳基原型器件尚未有報(bào)道。研究過程中，科研人員提出了電荷存儲(chǔ)的新方法，通過制備均勻離散分布的鋁納米顆粒，獲得了超薄的氧化鋁電荷隧穿層，從而實(shí)現(xiàn)了電荷的隧穿機(jī)制由福勒-諾德海姆隧穿變成直接隧穿。

近日，中科院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心科研人員與國內(nèi)多家單位合作，提出了一種基于鋁納米晶浮柵的碳納米管非易失性存儲(chǔ)器，為可穿戴電子及特殊環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)提供了新型器件的設(shè)計(jì)方法，有望應(yīng)用于新一代集探測(cè)、存儲(chǔ)與處理于一體的人工視覺系統(tǒng)上。該成果日前在《先進(jìn)材料》上發(fā)表。

中科院金屬研究所研究員孫東明介紹，新型傳感與存儲(chǔ)器件的成功制備，可進(jìn)一步應(yīng)用在人工視覺系統(tǒng)上來模擬人眼圖像感知與記憶功能，有望突破基于傳統(tǒng)CMOS工藝的圖形處理器在容量、集成度、速度等方面的技術(shù)瓶頸，為新型柔性光檢測(cè)與存儲(chǔ)器件的研制奠定了基礎(chǔ)。

碳納米管是過去30年來材料科學(xué)領(lǐng)域最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)等物理化學(xué)性質(zhì)，是理想的可彎曲、可拉伸的半導(dǎo)體構(gòu)筑材料，適合于構(gòu)建新型柔性電子器件和光電子器件系統(tǒng)，并能表現(xiàn)出傳統(tǒng)的塊體材料所不具備的電、光、力、熱以及對(duì)外界變化的響應(yīng)特性等，在可穿戴等柔性電子器件中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力。

該項(xiàng)研究由中科院金屬所、中科院蘇州納米所、吉林大學(xué)科研人員共同合作完成，并得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、金屬研究所、沈陽材料科學(xué)國家研究中心和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

這種利用半導(dǎo)體性碳納米管構(gòu)筑的一種新型電荷存儲(chǔ)器件，既可以通過施加電壓信號(hào)調(diào)控，也可以對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生快速響應(yīng)，所制備的器件具有較高的電流開關(guān)比、長時(shí)間的存儲(chǔ)功能、良好的柔韌性以及穩(wěn)定的讀寫操作等特點(diǎn)。而以往采用薄膜形式的浮柵和隧穿層的器件，通常不具有良好的柔性和穩(wěn)定性，也會(huì)產(chǎn)生更大的器件功耗。

據(jù)悉，新型器件的存儲(chǔ)時(shí)間長達(dá)10年，多個(gè)分立的鋁納米晶浮柵器件具有穩(wěn)定的柔性使役性能，從而實(shí)現(xiàn)了光電信號(hào)的直接轉(zhuǎn)換與傳輸、圖像傳感與圖像存儲(chǔ)于一體的新型多功能光電傳感與存儲(chǔ)系統(tǒng)。