本實(shí)用新型屬于存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
目前由于硅基的存儲(chǔ)器件已經(jīng)基本達(dá)到了理論上的極限, 所以對(duì)于新型的能夠滿足未來(lái)微納器件制作的半導(dǎo)體材料的探究迫在眉睫。 自從2004年英國(guó)曼切斯特大學(xué)Novoselov 等成功剝離獲得石墨烯以來(lái), 石墨烯由于較高的遷移率等得到了廣泛的研究。但是由于石墨烯是天然的零帶隙, 這極大地限制了石墨烯在存儲(chǔ)器溝道材料方面的應(yīng)用, 雖然能夠人工制造帶隙, 但需要花費(fèi)巨大的精力。而基于二硫化鉬（MoS2）的鐵電存儲(chǔ)器理論上開(kāi)關(guān)比能夠達(dá)到 108, 電子遷移率達(dá)到數(shù)百, 這使得它在未來(lái)的電子器件中有著廣闊的應(yīng)用前景，低的接觸電阻能夠使MoS2 金屬界面的肖特基勢(shì)壘較低。然而至今為止, 沒(méi)有報(bào)道合適的金屬和MoS2形成歐姆接觸,因此限制了MoS2作為鐵電存儲(chǔ)器溝道材料的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種器件尺寸小、載流子遷移率高、開(kāi)關(guān)電流比大、器件功耗少、抗疲勞和保持性能強(qiáng)的基于石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器。
其技術(shù)方案為：
一種基于石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器，包括柵電極、鐵電絕緣層、二硫化鉬溝道層、石墨烯源電極和石墨烯漏電極，所述柵電極上設(shè)置有鐵電絕緣層，所述鐵電絕緣層上設(shè)置有二硫化鉬溝道層，所述二硫化鉬溝道層上設(shè)置有石墨烯源電極和石墨烯漏電極。
進(jìn)一步，所述柵電極的材料為n型重?fù)诫s硅片。
進(jìn)一步，所述鐵電絕緣層的材料為鐵酸鉍。
柵電極是薄膜晶體管的第一層，柵電極為n型重?fù)诫s的Si材料，既可以作為整個(gè)器件的基底，又可以作為柵電極，并且與大規(guī)模集成電路相兼容層。
鐵酸鉍鐵電絕緣層是鐵電存儲(chǔ)器的第二層，鐵酸鉍鐵電絕緣層是利用溶膠凝膠的方法旋涂在第一層?xùn)烹姌O上的，鐵酸鉍鐵電絕緣層。鐵酸鉍材料是一種在常溫以上呈現(xiàn)多鐵性能的單相材料，自發(fā)極化值較高，且不含鉛。在這里既作為整個(gè)器件的絕緣層，有效阻止電流從上往下泄漏；又作為非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的有效存儲(chǔ)調(diào)控層，根據(jù)鐵電絕緣層極化的電滯回線調(diào)控溝道載流子而產(chǎn)生存儲(chǔ)效果。
二硫化鉬形成溝道層，溝道層是鐵電存儲(chǔ)器的第三層，層狀二硫化鉬擁有特殊的類石墨烯結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，層狀二硫化鉬溝道材料是通過(guò)電化學(xué)鋰離子插層剝離法制備生成，溝道層作用是提供溝道載流子，通過(guò)電場(chǎng)和鐵酸鉍鐵電絕緣層的共同調(diào)控而得到存儲(chǔ)信息。
石墨烯是作為二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器的第四層和第五層導(dǎo)電源電極和漏電極，石墨烯是制備高性能導(dǎo)電薄膜的理想替代者。用化學(xué)氣相沉積法（CVD）生長(zhǎng)的高性能的單層石墨烯，通過(guò)轉(zhuǎn)移和圖案化在二硫化鉬后作為源電極和漏電極，其展示的電學(xué)性能高于普通的金屬電極，并且能更好的穩(wěn)定和接觸層狀二硫化鉬溝道層。
本實(shí)用新型的有益效果：
1.本發(fā)明制備的石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器具有尺寸小、載流子遷移率高、開(kāi)關(guān)電流比大、器件功耗少、抗疲勞和保持性能的能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種較理想的鐵電存儲(chǔ)器件。
2．本發(fā)明制備的石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器，由于鐵酸鉍鐵電絕緣層，結(jié)晶性良好，所以二硫化鉬溝道層的生長(zhǎng)無(wú)需使用額外的絕緣層，故器件本身尺寸小，制備工藝簡(jiǎn)單。通過(guò)改變制備條件，可以控制鐵酸鉍層的厚度和二硫化鉬溝道層的結(jié)構(gòu)，從而影響器件的保持性能。
3．利用本發(fā)明制備的石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器與傳統(tǒng)的硅基底相比，具有制備溫度低，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
4．本發(fā)明制備的石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器與其他溝道材料的鐵電存儲(chǔ)器相比，二硫化鉬溝道層具有很高的載流子遷移率，不但降低了器件的操作電壓，而且提高了器件的開(kāi)關(guān)電流比和器件的保持性能。
5．本發(fā)明制備的石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器與其他電極的鐵電存儲(chǔ)器相比，石墨烯電極自發(fā)現(xiàn)以來(lái)便以其獨(dú)特的電學(xué)性能、良好的力學(xué)性能、機(jī) 械延展性、優(yōu)異的熱學(xué)穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性，是制備高性能導(dǎo)電薄膜的理想替代者。石墨烯作為二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器的電極不但降低了器件的操作電壓，而且石墨烯電極展示的電學(xué)性能高于普通的金屬電極，進(jìn)一步提高了器件的保持性能。
附圖說(shuō)明
圖1為二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器分層結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-柵電極，2-鐵電絕緣層，3-二硫化鉬溝道層， 4-石墨烯源電極，5-石墨烯漏電極。
具體實(shí)施方式
一種基于石墨烯電極的層狀二硫化鉬鐵電存儲(chǔ)器，包括柵電極1、鐵電絕緣層2、二硫化鉬溝道層3、石墨烯源電極4和石墨烯漏電極5，所述柵電極1上設(shè)置有鐵電絕緣層2，所述鐵電絕緣層2上設(shè)置有二硫化鉬溝道層3，所述二硫化鉬溝道層3上設(shè)置有石墨烯源電極4和石墨烯漏電極5。
所述柵電極1的材料為n型重?fù)诫s硅片。
所述鐵電絕緣層2的材料為鐵酸鉍。