一种超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法以及该铁电薄膜的应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109234680A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811310771.5(22)申请日2018.11.06(71)申请人南京大学地址210008江苏省南京市鼓楼区汉口路22号(72)发明人王欣然吕未吴冰游雨蒙(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人吴飞(51)Int.Cl.C23C14/12(2006.01)C23C14/24(2006.01)C23C14/02(2006.01)H01L41/45(2013.01)H01L41/193(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法以及该铁电薄膜的应用(57)摘要本发明公开一种超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法以及该铁电薄膜的应用，该铁电薄膜的制备方法为：将石墨烯或氮化硼的二维层状材料转移到硅片表面、作为衬底，并以高氯酸咪唑粉末作为生长源；将生长源和衬底置于管式炉的石英管中，两者间隔距离放置，对石英管抽真空；启动管式炉，加热炉体至生长源位置处温度为100～110℃、保温1～2h，生长源通过气相挥发，在石墨烯或氮化硼上沉积形成高氯酸咪唑铁电薄膜。通过有机分子薄膜之间以及有机分子与衬底之间微弱的范德瓦尔斯力作用，采用气相沉积，可得到分子级厚度的超薄层铁电薄膜，并在超薄层薄膜中发现优良的铁电性，其厚度最小可为单分子层(1.2nm)，可应用于铁电场效应晶体管、铁电存储器等电子元器件。CN109234680ACN109234680A权利要求书1/1页1.一种超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将石墨烯或氮化硼的二维层状材料转移到硅片表面、作为衬底，并以高氯酸咪唑粉末作为生长源；2)将生长源和衬底置于管式炉的石英管中，两者间隔距离放置，对石英管抽真空；3)启动管式炉，加热炉体至生长源位置处温度为100～110℃、保温1～2h，使生长源通过气相挥发，在石墨烯或氮化硼上沉积形成超薄层状高氯酸咪唑铁电薄膜。2.根据权利要求1所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述石墨烯或氮化硼的二维层状材料通过机械剥离法或化学气相沉积法制得。3.根据权利要求2所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述机械剥离法制备石墨烯或氮化硼、并将其转移到硅片上的方法为：首先，将石墨片或氮化硼晶体有序平铺在胶带有粘性的一面，采用空白胶带反复剥离石墨片或氮化硼晶体片层，减薄石墨片或氮化硼晶体的厚度；将平铺有厚度减薄后的石墨片或氮化硼晶体的胶带对准硅片贴合，然后分开，在硅片上得到单层石墨烯或氮化硼。4.根据权利要求2所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积法生成石墨烯的方法为：将抛光后的铜箔放进管式炉内并抽真空，然后通入H2、Ar和CH4的混合气，三者的体积比为1:2:1；将管式炉升温至1000～1100℃并维持1～2小时，结束后降温并取出铜箔，在铜箔上得到石墨烯。5.根据权利要求2所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积法生成氮化硼的方法为：将抛光后的铜箔与生长源BH3NH3放进管式炉内不同位置、并抽真空，将BH3NH3位置升温至90℃～160℃，将铜箔位置升温至1000℃～1080℃，维持1～2小时，结束后降温并取出铜箔，在铜箔上得到氮化硼。6.根据权利要求1所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述生长源置于石英管中心处，所述衬底与生长源之间相距18～21cm。7.根据权利要求1所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，启动管式炉后，先在10min内将炉体温度升温至90～100℃，然后在5min内继续升温至100～110℃、保温1～2h，使高氯酸咪唑充分蒸发、沉积到石墨烯或氮化硼上；加热结束后，将管式炉降至室温，结束生长。8.根据权利要求1所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，启动管式炉前，先向石英管内通入惰性气体，惰性气体的流量为15～40sccm。9.一种由权利要求1所述方法制备的超薄层状有机分子铁电薄膜的应用，其特征在于，将该超薄层状高氯酸咪唑铁电薄膜用于构建铁电场效应晶体管或铁电存储器。10.根据权利要求9所述的超薄层状有机分子铁电薄膜的应用，其特征在于，所述铁电存储器为铁电隧穿结存储器，其包括自下而上依次设置的硅片、二氧化硅绝缘层、石墨烯层以及高氯酸咪唑铁电薄膜层，所述高氯酸咪唑铁电薄膜层上设有金电极。2CN109234680A说明书1/5页一种超薄层状有机分子铁电薄膜的制备方法以及该铁电薄膜的应用技术领域[00