[发明专利]近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器及其制备方法，从上至下依次包括：源漏电极、半导体层、隧穿层、浮栅层、阻挡层、栅极和基底；其中，所述半导体层由ZnO制成，所述浮栅层由上转换荧光纳米颗粒制成。本发明利用上转换荧光纳米颗粒在近红外光作用下发出紫外光，ZnO半导体吸收紫外光产生载流子，在电场作用下，产生的载流子被捕获在浮栅层中。在这个过程中，近红外光间接增加了可被捕获的载流子数目，有效增强了存储器存储窗口并且实现了多比特存储。同时，本发明利用价格低廉的ZnO作为存储器半导体层，显著降低了存储器价格。相比传统晶体管型存储器，本发明所述的存储器不仅性能可以明显提高，成本也显著降低。

技术领域

本发明涉及晶体管型存储器领域，尤其涉及一种近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，人们对保存信息数据的元器件要求越来越高，不但需要器件体积小、存储容量大、读写速度快，而且还要求所需材料成本低等特点。在这种条件下，无毒且价格低廉的ZnO便进入人们视野。

ZnO是一种重要的半导体材料，有着良好的电学和光学性能，并且具有化学稳定性好，环境友好，材料成本低等特点，在薄膜晶体管，太阳能电池，传感器等方面具有广阔的应用前景。同时，鉴于晶体管型存储器是一种长寿命的非易失存储器（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息），具有结构简单、高密度、低功耗、低成本、高可靠性等优点。因此，制备ZnO基的晶体管型存储器便成为一种理想的方案。

然而，由于ZnO禁带宽度较大，室温下为3.37eV，相比于常用的Si（Eg=1.12 eV）电学性能比较差，不宜作为晶体管型存储器半导体沟道材料。大量研究已经证明，通过掺杂In和Ga，可以有效提高ZnO中载流子数目。已经报道的ZnO基晶体管型存储器包括：（1）以In和Ga掺杂的ZnO（IGZO）为沟道材料制备晶体管型存储器；（2）以仅有In掺杂的ZnO (IZO)的沟道材料制备晶体管型存储器，避免了有毒元素Ga的使用；（3）紫外光增强的ZnO基阻变存储器(RRAM)，本技术是基于ZnO可以通过吸收紫外光，产生光生载流子，结果证明紫外光照射同样可以改善ZnO的电学性能。上述方法都有效提高了ZnO基晶体管型存储器的存储性能。

上述研究主要集中在通过掺杂和紫外光照射来改善ZnO基晶体管型存储器的性能，但是掺杂的方法提高了材料制作难度和成本，紫外光照射增强的方法中的紫外光对人体伤害性较大，在可穿戴电子设备的应用具有一定局限性。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器及其制备方法，旨在解决现有的ZnO基晶体管型存储器应用有局限性以及制作难、成本高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器，从上至下依次包括：源漏电极、半导体层、隧穿层、浮栅层、阻挡层、栅极和基底；其中，所述半导体层由ZnO制成，所述浮栅层由上转换荧光纳米颗粒制成。

所述的近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器，其中，所述隧穿层和所述阻挡层的材料均为介电材料，所述栅极的材料为银，所述基底的材料为柔性PET。

所述的近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器，其中，所述介电材料为Al₂O₃。

所述的近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器，其中，所述半导体层的厚度为15-25nm。

所述的近红外光增强的ZnO基晶体管型存储器，其中，所述上转换荧光纳米颗粒的尺寸为10-50nm。