[发明专利]一种基于氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米材料和电子存储器件领域，具体涉及一种基于氧化石墨烯/聚苯乙烯/ 金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法。

背景技术

超高速超高密度的存储材料和器件是构造平板电脑、智能手机等电子产品必不可少的部件。目前新型的记忆存储器件利用材料在不同的外加电场下，改变载流子(电子或空穴)的状态，器件呈现出两种不同的电阻状态(高电阻与低电阻)，因而实现了信息的存储。这类新型记忆存储器件具有构造工艺简单、存储密度高、读写时间快等优点，成为材料学、微电子与半导体等领域的新热点之一。

随着信息技术的发展，具有存储效应的新材料越来越受到人们的重视。这类具有存储效应的无机或有机材料在外加的不同电场下，会改变载流子的状态，分别呈现出高电阻与低电阻两种不同的电阻状态，对应于存储双进位系统中的0与1，从而实现数据的存储过程。传统的无机氧化物材料一般需要利用化学气相方式沉积成膜，其制作工艺复杂，成本较高，因此这些无机材料在存储器件构造受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料的存储器件及其制备方法。所述的存储器件由下电极、旋涂在下电极上的氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料作为存储器件的中间电活性存储层、沉积在电活性存储层上的上电极组成。通过调节复合材料中各组分的含量，可调控所得存储器件的存储行为。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料的存储器件，它由下电极、中间电活性存储层和上电极组成，其中，中间电活性存储层为氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料，旋涂于下电极上；上电极沉积在中间电活性存储层上。

上述方案中，所述氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料的制备方法包括以下步骤：

1)将0.5-1g氧化石墨烯、20-50mL的2-溴异丁酰溴和10-20mL的三乙胺分散于50-100mL 有机溶剂中，然后在冰水浴中恒温反应24-48小时，经离心、洗涤和干燥，得含有引发基团的氧化石墨烯；

2)将0.1-0.2g含有引发基团的氧化石墨烯分散在5-10mL的N,N-二甲基甲酰胺中，在氩气气氛条件下，加入3-6mg催化剂、0.5-1.2mg阻活剂、0.15-0.3mmol配体和1.2-2mmol苯乙烯，然后在60-70℃下恒温反应18-36小时，经离心、洗涤和干燥，得表面接枝聚苯乙烯的氧化石墨烯；

3)将金纳米粒子与表面接枝聚苯乙烯的氧化石墨烯超声分散在甲苯中，得所述的氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料。

上述方案中，所述有机溶剂为三氯甲烷或N,N-二甲基甲酰胺。

上述方案中，所述催化剂为氯化亚铜或溴化亚铜。

上述方案中，所述阻活剂为氯化铜或溴化铜。

上述方案中，所述配体为联二吡啶或五甲基二亚乙基三胺。

上述方案中，所述步骤3)中，金纳米粒子占金纳米粒子和表面接枝聚乙烯吡啶的氧化石墨烯总重量的0.28～0.42％。

上述方案中，所述下电极为ITO导电玻璃、单晶硅或表面蒸镀有氧化铟掺锡的柔性PET 聚酯薄膜；氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料厚度为100-200nm；上电极为金属铝层，厚度为100-300nm。

上述一种基于氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料的存储器件的制备方法，其特征在于，包括以下方法：

1)将0.5-1g氧化石墨烯、20-50mL的2-溴异丁酰溴和10-20mL的三乙胺分散于50-100mL 有机溶剂中，然后在冰水浴中恒温反应24-48小时，经离心、洗涤和干燥，得含有引发基团的氧化石墨烯；

2)将0.1-0.2g含有引发基团的氧化石墨烯分散在5-10mL的N,N-二甲基甲酰胺中，在氩气气氛条件下，加入3-6mg催化剂、0.5-1.2mg阻活剂、0.15-0.3mmol配体和1.2-2mmol苯乙烯，然后在60-70℃下恒温反应18-36小时，经离心、洗涤和干燥，得表面接枝聚苯乙烯的氧化石墨烯；

3)将金纳米粒子与表面接枝聚苯乙烯的氧化石墨烯超声分散在甲苯中，得所述的氧化石墨烯/聚苯乙烯/金纳米粒子复合材料，然后以3000-5000r/min的速度旋涂于下电极上，旋涂时间为30-60s，然后置于室温下干燥10-20min；