中科院金屬所等制備出柔性碳納米管傳感存儲(chǔ)一體化器件
電荷耦合器件(CCD)與電荷存儲(chǔ)器件(Memory)作為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中兩個(gè)獨(dú)立分支分別沿著各自的路徑發(fā)展,同時(shí)具備光電傳感和存儲(chǔ)功能的原型器件尚未見(jiàn)報(bào)道。近日,中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心科研人員與國(guó)內(nèi)多家單位合作,在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)在線發(fā)表題為《柔性碳納米管傳感-存儲(chǔ)器件》(A flexible carbon nanotube sen-memory device)的研究論文。 科研人員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,具有高的電流開(kāi)關(guān)比、長(zhǎng)達(dá)10年的存儲(chǔ)時(shí)間以及穩(wěn)定的讀寫(xiě)操作,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。更重要的是,電荷在氧化生成的AlOx層中的隧穿機(jī)制由福勒-諾德海姆隧穿變成直接隧穿,從而實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的傳感與檢測(cè);基于理論計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì),制備出32×32像素的非易失性柔性紫外光面陣器件,首次實(shí)現(xiàn)了光學(xué)圖像的傳感與圖像存儲(chǔ),為新型柔性光檢測(cè)與存儲(chǔ)器件的研制奠定了基礎(chǔ)。 科研人員采用半導(dǎo)體性碳納米管薄膜為溝道材料,利用均勻離散分布的鋁納米晶/氧化鋁一體化結(jié)構(gòu)作為浮柵層與隧穿層,獲得高性能柔性碳納米管浮柵存儲(chǔ)器(圖1),實(shí)現(xiàn)在0.4%彎曲應(yīng)變下器件讀寫(xiě)與擦除之間的電流開(kāi)關(guān)比高于105,存儲(chǔ)穩(wěn)定性超過(guò)108s(圖2)。同時(shí),較薄氧化鋁隧穿層可使在擦除態(tài)“囚禁”于鋁納米晶浮柵中的載流子在獲得高于鋁功函數(shù)的光照能量時(shí),通過(guò)直接隧穿方式重新返回溝道之中,使閉態(tài)電流獲得明顯的提升,完成光電信號(hào)的直接轉(zhuǎn)換與傳輸,實(shí)現(xiàn)集圖像傳感與信息存儲(chǔ)于一身的新型多功能光電傳感與存儲(chǔ)系統(tǒng)(圖3)。 |