基于单层二硫化钼纳米复合材料的电存储器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机电子学领域，特别涉及了一种基于纳米复合材料的电存储器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]20世纪60年代以来，科学家们发现许多的无机材料具有电存储现象，此后，科学家们不仅拓展了许多具有电存储现象的无机材料，而且也发现了很多具有电存储现象的基于聚合物体系的有机材料。随后学术界开始越来越关注有机电存储器件的现象。
[0003]二维层状纳米材料(2D)，包括石墨稀和二硫化钼(molybdenum disulf ide)等，因为其材料所具备的新颖的层状结构和独特的电学以及光学性质而引起了学术界广泛的关注。单层的二硫化钼是一种通过弱范德华力相互作用，堆叠共价结合的S-Mo-S的构造的石墨稀类似物。
[0004]近年来，作为2D层状纳米材料的代表的二硫化钼已经引起了学术界越来越多的关注。二硫化钼(MoS2)纳米片具有特殊层厚度相关的光学和电学性能，特别是由间接向直接带隙转变的单层MoS2纳米片，使MoS2纳米片比石墨烯在光电应用方面更具有一定的优势，不仅在理论研究、合成和物理性质研究方面，更在场效应晶体管(FET，field-ef feettransistors)，光电二极管，以及锂离子电池等光电器件的应用中。此外，因为其合适的能级以及量子限制效应会使类石墨烯二硫化钼成为一个有竞争力的电荷替代材料，在未来聚合物存储器件中作为一种电荷捕获材料。
[0005]目前国内张华课题组率先研究了将类石墨烯二硫化钼纳米片与PVP(聚乙烯吡咯烷酮)材料进行混合，用以制备出纳米复合材料，并使用具有还原态的氧化石墨烯(rGO)作为存储器件的柔性电极，加入MoS2-PVP纳米复合材料所作为的器件活性层以及蒸镀的金属Al电极的光电存储器件，制作完成了具备Flash特性的电存储器件，器件开关比达到了 102。2013年，张华课题组又将类石墨烯二硫化钼与氧化石墨烯混合，形成MoS2-GO的纳米复合材料，并用于光电存储器件的活性层，展现了 12的开关比的Flash型电存储器件。虽然电存储器件的性能不是很优越，但其两度形成的纳米复合材料都展现了一定的Flash存储特性，这也发现了二硫化钼在电存储领域的应用。
[0006]综上所述，如何通过将二硫化钼这种2D材料与其他材料复合，从而制备出性能更优的电存储器是该领域的研究热点。
【发明内容】
[0007]为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供基于单层二硫化钼纳米复合材料的电存储器及其制备方法，通过将二硫化钼与另一种半导体材料掺杂得到的纳米复合材料作为活性层，得到Flash型存储器件，且存储器件的性能有所提高。
[0008]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为:
基于单层二硫化钼纳米复合材料的电存储器，在玻璃基底的上表面镀有ITO膜层，ITO膜层上设有活性层，活性层上设有金属电极，所述活性层为二硫化钼与另一种半导体材料组成的纳米复合材料，该纳米复合材料以二硫化钼为多体，另一种半导体材料的纯度大于90%。
[0009]基于上述技术方案的一种优选方案，所述活性层的厚度为40-60nm，金属电极的厚度为80-120nm。
[0010]基于上述技术方案的一种优选方案，所述活性层的厚度为50nm，金属电极的厚度为80nm。
[0011]基于上述技术方案的一种优选方案，所述金属电极为铝电极。
[0012]基于上述技术方案的一种优选方案，所述另一种半导体材料的纯度大于99.5%。
[0013]本发明还包括基于上述电存储器的制备方法，包括以下步骤:
(1)对镀有ITO膜层的玻璃基底依次经去离子水清洗5-15分钟、丙酮清洗5-15分钟、乙醇清洗5-15分钟，在100-120 °C温度下干燥15-40分钟后取出，再放入紫外照射装置进行紫外处理；
(2)选取与二硫化钼复合的另一种半导体材料，先将二硫化钼通过锂离子插层法进行剥离，通过高速离心液相转移将水相二硫化钼制备成异丙醇相二硫化钼，再将另一种半导体材料溶于有机溶剂，最后按照质量比5:1至30:1将二硫化钼与另一种半导体材料混合，并在搅拌、加热30-60min的条件下进行复合；
(3)将玻璃基底固定在旋涂仪器上，通过滴管将步骤(2)制得的复合材料的混合溶液滴在ITO膜层上，调整旋涂仪器的转速为1200-2000r/min、持续时间为30秒进行旋涂，旋涂完毕后，将玻璃基底放入干燥箱中，100-120 °C温度下退火5-10分钟，形成活性层；
(4)在蒸镀设备中装好金属掩模板，在活性层上蒸镀金属电极，蒸镀速率为4.3-5埃每秒，直至电极厚度达到80-120nmo
[0014]基于上述技术方案的一种优选方案，步骤(I)中，对镀有ITO膜层的玻璃基底依次经去离子水清洗10分钟、丙酮清洗15分钟、乙醇清洗15分钟，在120 °C温度下干燥30分钟后取出，再放入紫外照射装置进行紫外处理。
[0015]基于上述技术方案的一种优选方案，步骤(2)中，按照质量比10:1将二硫化钼与另一种半导体材料混合，并在搅拌、加热30min的条件下进行复合。
[0016]基于上述技术方案的一种优选方案，步骤(3)中，调整旋涂仪器的转速为2000r/min、持续时间为30秒进行旋涂，旋涂完毕后，将玻璃基底放入干燥箱中，120 °C温度下退火10分钟，形成活性层。
[0017]基于上述技术方案的一种优选方案，步骤(4)中，在蒸镀设备中装好金属掩模板，在活性层上蒸镀金属电极，蒸镀速率为4.3埃每秒，直至电极厚度达到80nm。
[0018]采用上述技术方案带来的有益效果:
(1)本发明的活性层的制备比一般聚合物的制备方法简单，且原料易得；
(2)通过几种材料的复合用于存储器件的活性层，简化了器件结构；
(3)由于掺杂的效果，能够提高器件性能，且存储器件开关比达到103。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图。
[0020]图2是本发明中纳米复合材料的实现示意图。
[0021 ]图3是本发明中活性层的制备示意图。
[0022]图4是实施例1的电流-电压曲线图。
[0023 ]图5是实施例1的电流-维持时间曲线图。
[0024]图6是实施例2的电流-电压曲线图。
[0025]图7是实施例2的电流-维持时间曲线图。
【具体实施方式】
[0026]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0027]如图1所示本发明的结构示意图，在玻璃基底(Glasssubstrate)的上表面镀有ITO膜层，ITO膜层上设有活性层(Active Layer)，活性层上设有金属电极，所述活性层为二硫化钼与另一种半导体材料组成的纳米复合材料，该纳米复合材料以二硫化钼为多体，另一种半导体材料的纯度大于90%。其中，活性层的厚度为40-60nm，优选为50nm，金属电极的厚度为80-120nm，优选为80nm。金属电极优选采用铝(Al)电极。
[0028]实施例1，以PC6qBM作为纳