[发明专利]一种基于GaSe/InSe异质结的光存储、电存储复合型器件及其制备方法

说明书

一种基于GaSe/InSe异质结的光存储、电存储复合型器件及其制备方法，属于电子和光电子领域。所述复合型器件包括金属、二维硒化铟、二维硒化镓、栅极介质层。本发明器件采用但不限于机械剥离的方法获得二维纳米片，器件自下而上分别为栅极介质层、二维硒化镓和二维硒化铟层，金属电极与二维硒化铟层接触，金属电极采用但不限于热蒸镀的方法制备。本发明通过调节异质结界面处的能带排列及电荷转移的方式，构筑同时兼备电存储、光存储的GaSe/InSe多功能器件，具有永久光电流和负光电导存储特性，简化了器件结构，实现功能器件的集成。

技术领域

本发明属于电子和光电子领域，具体涉及一种基于GaSe/InSe异质结的光存储、电存储复合型器件及其制备方法。

背景技术

二维材料由于独特的结构特性表现出新颖的物理化学性质，被广泛应用于电子和光电子领域。此外，由于二维材料表面无悬键，可将不同的二维材料堆垛构成范德华异质结构，利用界面处的电荷转移及能带排列进一步扩宽二维纳米材料的功能性。

迄今为止，在电存储领域，人们通过在异质结中插层h-BN、HfO₂、石墨烯作为悬浮栅(Nature Nanotechnology 2021,16:882-887；ACS Nano 2018,12:9513-9520；AdvancedMaterials 2019,31:1807075)，一旦浮栅中充满电荷由于周围都是绝缘层，电荷离开浮栅的概率极低以此实现电荷存储，但其界面相对复杂、编程和擦除过程会磨损材料。在光存储领域，人们构筑MoS₂/cPVP/AuNPs器件(Advanced Materials 2016,28:9196-9202)，利用金纳米颗粒作为电荷捕获层，但存在缺乏在纳米尺度的控制，零维-二维材料易分离，器件寿命差等问题；也有人构筑MoS₂/SWCNTs器件(Small 2019,15:1804661)，利用碳纳米管的固有缺陷实现存储，但这种器件存在着不稳定的弊端。在负光导领域，人们引入h-BN作为悬浮栅构筑了MoS₂/BN/ReS₂器件(ACS Nano 2018,12:9513-9520)，但其同样存在着界面相对复杂、编程和擦除过程会磨损材料的问题；也有人利用缺陷构筑了MoS_2xSe_2(1-x)器件(NatureCommunications 2019,10:4133)，但同样存在着不稳定的弊端。此外，它们都无法同时兼备电存储、光存储、负光导功能，这极大程度地限制了它们的应用。

发明内容

本发明针对现有存储器件性能不稳定、无法同时兼备电存储、光存储等问题，提供一种基于GaSe/InSe异质结的光存储、电存储复合型器件及其制备方法。该复合型存储器件通过调节异质结界面处的能带排列及电荷转移的方式实现了光存储、电存储在同一器件上的功能集成，提出了一种新型复合型功能器件。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于GaSe/InSe异质结的光存储、电存储复合型器件，如图1和2所示，所述复合型器件包括两个金属电极、二维硒化铟、二维硒化镓、栅极介质层；器件自下而上分别为栅极介质层、二维硒化镓层和二维硒化铟层，二维硒化铟层上有两金属电极与之接触，金属电极之间具有沟道，沟道宽度为5～30μm。

进一步地，所述栅极介质层的材料为SiO₂、HfO₂、Al₂O₃、蓝宝石中的任意一种，优选为SiO₂，栅极介质能够对表层材料施加垂直电场，并对材料载流子浓度进行调控。

进一步地，所述沟道的宽度为10-20μm，优选为15μm。

进一步地，所述金属电极为金、银、铂、钯、铬、钛中的至少一种，优选为金。

进一步地，所述二维硒化镓层的厚度为10～30nm，优选为20nm；所述二维硒化铟层的厚度为10～20nm，优选为16nm。