[发明专利]一种基于石墨烯悬梁结构的存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯悬梁结构的存储器，其特征在于，所述存储器包括基体(5)、第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)和石墨烯悬梁(4)，其中第一电极(1)、第二电极(2)和第三电极(3)形成于基体(5)上；石墨烯悬梁(4)一端固定于第一电极(1)上，另一端悬空；第二电极(2)位于石墨烯悬梁(4)悬空一端下方，第三电极(3)未与基体(5)接触的部分悬空于石墨烯悬梁(4)和第二电极(2)上方。

2.根据权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述石墨烯悬梁(4)的个数≥1。

3.根据权利要求1或2所述的存储器，其特征在于，所述第一电极(1)的厚度大于石墨烯悬梁(4)与基体(5)之间的距离。

4.根据权利要求1-3任一项所述的存储器，其特征在于，所述基体(5)为非金属材料和/或非金属氧化物材料；

优选地，所述基体(5)的材料为Si和/或SiO₂；

优选地，所述基体(5)表面具有绝缘层(6)；

优选地，所述绝缘层(6)的材料为SiO₂、Al₂O₃或HfO₂中任意一种或至少两种的组合物。

5.根据权利要求1-4任一项所述的存储器，其特征在于，所述第一电极(1)和第三电极(3)为金属电极材料；

优选地，所述金属电极材料为Au、Ag、Cu、W、Ti、Pt、Fe、Co或Ni中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述第二电极(2)为铁磁性金属材料；

优选地，所述铁磁性金属材料为Fe、Co或Ni中任意一种金属或至少两种金属的组合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的存储器，其特征在于，所述石墨烯悬梁为片状石墨烯或石墨烯纳米带；

优选地，所述石墨烯悬梁采用微机械剥离法、SiC热解外延生长法、化学气相沉积法或氧化石墨还原法中任意一种方法制备得到。

7.根据权利要求1-6任一项所述的存储器的制备方法，其特征在于，所述方法为：在基体(5)上通过形成光刻胶、刻蚀光刻胶和沉积电极制备存储器。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述形成光刻胶的方式为旋涂、喷涂、喷墨打印或丝网印刷中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚二甲基硅氧烷；

优选地，所述刻蚀光刻胶的方式为电子束直写光刻；

优选地，所述沉积电极的方式为电子束蒸发或磁控溅射。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在基体(5)上旋涂第一光刻胶(7)，并对第一光刻胶(7)进行刻蚀；

(2)在经过刻蚀的第一光刻胶(7)上沉积铁磁性金属材料形成第二电极(2)并去除第一光刻胶(7)；

(3)在基体(5)和第二电极(2)上旋涂第二光刻胶(8)，并将石墨烯(12)置于第二光刻胶(8)上，再旋涂第三光刻胶(9)；

(4)在第三光刻胶(9)上刻蚀出石墨烯悬梁(4)结构后去除第三光刻胶(9)，再旋涂第四光刻胶(10)；

(5)在第二电极(2)两侧刻蚀第二光刻胶(8)和第四光刻胶(10)，形成台阶面结构，在台阶面结构处沉积金属电极材料形成第一电极(1)和第三电 极(3)，使第一电极(1)、第三电极(3)和第四光刻胶(10)顶部呈一平面；

(6)在第一电极(1)、第三电极(3)和第四光刻胶(10)顶部所形成的平面上旋涂第五光刻胶(11)，在第五光刻胶(11)上进行刻蚀，再沉积金属电极材料形成第三电极(3)；

(7)去除步骤(1)～(6)中旋涂的光刻胶，得到存储器。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀为电子束直写光刻；

优选地，步骤(2)中沉积铁磁性金属材料的方式为电子束蒸发或磁控溅射；

优选地，步骤(5)和步骤(6)中沉积金属电极材料的方式为电子束蒸发或磁控溅射；

优选地，所述第一光刻胶(7)的厚度为石墨烯悬梁(4)与基体(5)之间的距离；

优选地，所述第一光刻胶(7)、第二光刻胶(8)、第三光刻胶(9)、第四光刻胶(10)和第五光刻胶(11)的厚度均为30～200nm。