我國制備出碳納米管光電傳感存儲器件

碳納米管是過去30年來材料科學領域最重要的科學發(fā)現之一，具有優(yōu)異的電學、光學、力學和熱學等物理化學性質，是理想的可彎曲、可拉伸的半導體構筑材料，適合于構建新型柔性電子器件和光電子器件系統(tǒng)，并能表現出傳統(tǒng)的塊體材料所不具備的電、光、力、熱以及對外界變化的響應特性等，在可穿戴等柔性電子器件中具有獨特的優(yōu)勢和潛力。

近日，中科院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心科研人員與國內多家單位合作，提出了一種基于鋁納米晶浮柵的碳納米管非易失性存儲器，為可穿戴電子及特殊環(huán)境檢測系統(tǒng)提供了新型器件的設計方法，有望應用于新一代集探測、存儲與處理于一體的人工視覺系統(tǒng)上。該成果日前在《先進材料》上發(fā)表。

現代電子系統(tǒng)中，電荷耦合器件與電荷存儲器件作為兩個獨立分支分別沿著各自的路徑發(fā)展，但能同時具備光電傳感和存儲功能的碳基原型器件尚未有報道。研究過程中，科研人員提出了電荷存儲的新方法，通過制備均勻離散分布的鋁納米顆粒，獲得了超薄的氧化鋁電荷隧穿層，從而實現了電荷的隧穿機制由福勒-諾德海姆隧穿變成直接隧穿。

這種利用半導體性碳納米管構筑的一種新型電荷存儲器件，既可以通過施加電壓信號調控，也可以對光信號產生快速響應，所制備的器件具有較高的電流開關比、長時間的存儲功能、良好的柔韌性以及穩(wěn)定的讀寫操作等特點。而以往采用薄膜形式的浮柵和隧穿層的器件，通常不具有良好的柔性和穩(wěn)定性，也會產生更大的器件功耗。

據悉，新型器件的存儲時間長達10年，多個分立的鋁納米晶浮柵器件具有穩(wěn)定的柔性使役性能，從而實現了光電信號的直接轉換與傳輸、圖像傳感與圖像存儲于一體的新型多功能光電傳感與存儲系統(tǒng)。

中科院金屬研究所研究員孫東明介紹，新型傳感與存儲器件的成功制備，可進一步應用在人工視覺系統(tǒng)上來模擬人眼圖像感知與記憶功能，有望突破基于傳統(tǒng)CMOS工藝的圖形處理器在容量、集成度、速度等方面的技術瓶頸，為新型柔性光檢測與存儲器件的研制奠定了基礎。

該項研究由中科院金屬所、中科院蘇州納米所、吉林大學科研人員共同合作完成，并得到了國家自然科學基金、中國科學院、金屬研究所、沈陽材料科學國家研究中心和國家重點研發(fā)計劃等項目資助。

?

圖片說明：新型器件設計與結構示意圖。（圖片由受訪單位提供）