本發(fā)明屬于微納米多比特存儲器技術領域，具體涉及一種基于ZnO/C雜化納米結構的多比特存儲器及其制備方法。

技術背景

隨著信息產業(yè)的飛速發(fā)展，市場對低功耗、低成本和高可靠性的非揮發(fā)存儲器的需求日益增大。目前傳統(tǒng)存儲技術已經(jīng)接近極限，越來越多的新型納米材料被發(fā)現(xiàn)并且用于新型存儲器的研究當中，當前非揮發(fā)性存儲器的主流為閃存存儲器（Flash RAM），其原理是通過利用浮柵電荷存儲技術改變MOS管的閾值特性以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，但隨著器件尺寸的逐漸減小，在日益增長的市場需求下面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，探索性能優(yōu)越的下一代非揮發(fā)存儲器成為存儲器研究領域的重中之重。新型存儲器MRAM （磁性隨機存儲器）、FRAM（鐵電隨機存儲器）、PCRAM（相變隨機存儲器）等目前正受到廣泛關注，然而這些存儲器仍存在著各自的缺點。近年來，一種基于材料阻變性能的RRAM（阻變存儲器），以其相對于傳統(tǒng)存儲器件更快的讀取速度、更低的工作電壓、易于實現(xiàn)小型化以及工藝簡單等方面而受到關注。

本發(fā)明在繼承原有阻變存儲器的優(yōu)點上，利用納米材料的場效應管電流放大作用，進一步提高了存儲器的存儲能力，實現(xiàn)可調制的場效應管優(yōu)化阻變存儲器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提出一種基于氧化鋅/碳（ZnO/C）雜化納米結構的多比特存儲器及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的一種基于ZnO/C雜化納米結構場效應管優(yōu)化多比特存儲器，包括源極（1）、二氧化硅氧化層（2）、P型硅片（3）、單根一維ZnO/C雜化納米線（4）、柵極（5）、漏極（6）、導線（7）。在P型硅片（3）上表面為二氧化硅氧化層（2），在二氧化硅氧化層（2）的中間位置水平放置單根一維ZnO/C雜化納米線（4），單根一維ZnO/C雜化納米線的兩端分別為源極（1）和漏極（6），柵極（5）位于P型硅片（3）襯底底面中心。

所述的源極（1）、漏極（6）、柵極（5）分別通過在單根一維ZnO/C雜化納米線的兩端和P型硅片（3）襯底底面中心點銀、金或鉑漿獲得。

所述的導線為銅絲。

本發(fā)明所述的基于ZnO/C雜化納米結構場效應管優(yōu)化存儲器的具體結構為：在干凈平整的二氧化硅氧化層（規(guī)格2 cm×1 cm×500 nm）中間位置水平放置單根一維ZnO/C雜化納米線（4）；在單根一維ZnO/C雜化納米線的兩端以及P型硅片（3）襯底底面中心點上銀、金或鉑漿，分別作為場效應管的源極（1）、漏極（6）和柵極（5），并在源極（1）、漏極（6）和柵極（5）處分別接出導線（7），在潔凈的大氣環(huán)境中放置2-3小時。

本發(fā)明的多比特存儲器具有良好的電阻開關特性，可作為場效應晶體管存儲器件使用，器件的制備工藝簡單，對實際應用非常有利。

附圖說明

圖1為基于單根一維ZnO/C雜化納米結構的場效應管優(yōu)化多比特存儲器正面剖視示意圖。其中，1為源極；2為二氧化硅氧化層；3為P型硅片；4為單根一維ZnO/C雜化納米線；5為柵極；6為漏極；7為導線。

圖2為基于單根一維ZnO/C雜化納米結構的場效應管優(yōu)化阻變存儲器俯視示意圖。

圖3為單根一維ZnO/C雜化納米結構的高分辨透射電子顯微鏡圖（TEM）。圖中表征了所制備的樣品為ZnO/C雜化納米結構。

圖4為存儲器在一定的源漏電壓V_ds=5V，柵極電壓在直流0 V-20 V-0 V-（-20 V）循環(huán)下測得電流隨時間的變化曲線，得到高阻與低阻的比值為2.4。

圖5為存儲器通過施加柵極電壓-10V-10V，源漏電壓V_ds分別取0V、2V、4V、6V，測得電流與柵極電壓的變化曲線。從圖中可以看出，在相同的柵極電壓變化下，改變不同的源漏電壓，電流存在著不同的響應狀態(tài)，而且存儲曲線的面積也不相同，在不同的源漏電壓下，展現(xiàn)出了不同的高阻態(tài)，這也為該樣品擁有的多比特存儲效應提供了有利的證據(jù)。當V_ds大于2V時，發(fā)現(xiàn)施加正向的柵極電壓并不能完全將存儲的信息擦除，說明需要更大的正向電壓才可以完全將寫入的信息擦除，將曲線拉回零點。

圖6為存儲器在分別施加柵極電壓為20 V和-20 V并撤去后，得到對應的高阻態(tài)（HRS）和低阻態(tài)（LRS），探究存儲器存儲時間的長短。從圖中可以看出，在室溫下，HRS和LRS的保持性能良好，在經(jīng)過了1600s后，HRS和LRS基本沒有變化，也驗證了器件存儲的穩(wěn)定性。

具體實施方式

下面通過實施例，進一步描述本發(fā)明提出的基于單個納米結構材料的場效應管優(yōu)化多比特存儲器件。

實施例1。

取單根一維ZnO/C雜化納米結構材料水平放置在平整潔凈的二氧化硅層（規(guī)格2 cm×1 cm×500 nm）中間位置；在ZnO/C雜化納米線兩端以及P型硅襯底底面中心點上Ag作為電極，分別作為場效應管的源極、漏極和柵極，然后在源極、漏極和柵極處分別連接銅絲作為導線（直徑為0.5 mm），最后在潔凈的大氣環(huán)境中靜置2-3小時。

實施例2。

取單根一維SnS/C雜化納米結構材料水平放置在平整潔凈的二氧化硅層（規(guī)格2 cm×1 cm×500 nm）中間位置；在SnS/C雜化納米結構兩端以及P型硅襯底底面中心點上Pt作為電極，分別作為場效應管的源極、漏極和柵極，然后在源極、漏極和柵極處分別連接銅絲作為導線（直徑為0.5 mm），最后在潔凈的大氣環(huán)境中靜置2-3小時。

實施例3。

取單根一維CdS/C雜化納米結構材料水平放置在平整潔凈的二氧化硅層（規(guī)格2 cm×1 cm×500 nm）中間位置；在CdS/C雜化納米結構兩端以及P型硅襯底底面中心點上Au作為電極，分別作為場效應管的源極、漏極和柵極，然后在源極、漏極和柵極處分別連接銅絲作為導線（直徑為0.5 mm），最后在潔凈的大氣環(huán)境中靜置2-3小時。

實施例4。

取單根一維PbS/C雜化納米結構材料水平放置在平整潔凈的二氧化硅層（規(guī)格2 cm×1 cm×500 nm）中間位置；在PbS/C雜化納米結構兩端以及P型硅襯底底面中心點上Au作為電極，分別作為場效應管的源極、漏極和柵極，然后在源極、漏極和柵極處分別連接銅絲作為導線（直徑為0.5 mm），最后在潔凈的大氣環(huán)境中靜置2-3小時。

本發(fā)明不局限于上述實施例，很多金屬鹽的制備都具有上述實例的效果，而且很多細節(jié)的變化是可行的，但這并不因此違背本發(fā)明的范圍和精神。