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我国制备出碳纳米管光电传感存储器件

时间：2020-03-24 16:21来源：科技日报

摘要：中科院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心科研人员与国内多家单位合作，提出了一种基于铝纳米晶浮栅的碳纳米管非易失性存储器，为可穿戴电子及特殊环境检测系统提供了新型器件的设计方法。

碳纳米管是过去30年来材料科学领域最重要的科学发现之一，具有优异的电学、光学、力学和热学等物理化学性质，是理想的可弯曲、可拉伸的半导体构筑材料，适合于构建新型柔性电子器件和光电子器件系统，并能表现出传统的块体材料所不具备的电、光、力、热以及对外界变化的响应特性等，在可穿戴等柔性电子器件中具有独特的优势和潜力。

近日，中科院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心科研人员与国内多家单位合作，提出了一种基于铝纳米晶浮栅的碳纳米管非易失性存储器，为可穿戴电子及特殊环境检测系统提供了新型器件的设计方法，有望应用于新一代集探测、存储与处理于一体的人工视觉系统上。该成果日前在《先进材料》上发表。

现代电子系统中，电荷耦合器件与电荷存储器件作为两个独立分支分别沿着各自的路径发展，但能同时具备光电传感和存储功能的碳基原型器件尚未有报道。研究过程中，科研人员提出了电荷存储的新方法，通过制备均匀离散分布的铝纳米颗粒，获得了超薄的氧化铝电荷隧穿层，从而实现了电荷的隧穿机制由福勒-诺德海姆隧穿变成直接隧穿。

这种利用半导体性碳纳米管构筑的一种新型电荷存储器件，既可以通过施加电压信号调控，也可以对光信号产生快速响应，所制备的器件具有较高的电流开关比、长时间的存储功能、良好的柔韧性以及稳定的读写操作等特点。而以往采用薄膜形式的浮栅和隧穿层的器件，通常不具有良好的柔性和稳定性，也会产生更大的器件功耗。

据悉，新型器件的存储时间长达10年，多个分立的铝纳米晶浮栅器件具有稳定的柔性使役性能，从而实现了光电信号的直接转换与传输、图像传感与图像存储于一体的新型多功能光电传感与存储系统。

中科院金属研究所研究员孙东明介绍，新型传感与存储器件的成功制备，可进一步应用在人工视觉系统上来模拟人眼图像感知与记忆功能，有望突破基于传统CMOS工艺的图形处理器在容量、集成度、速度等方面的技术瓶颈，为新型柔性光检测与存储器件的研制奠定了基础。

该项研究由中科院金属所、中科院苏州纳米所、吉林大学科研人员共同合作完成，并得到了国家自然科学基金、中国科学院、金属研究所、沈阳材料科学国家研究中心和国家重点研发计划等项目资助。
 

图片说明：新型器件设计与结构示意图。（图片由受访单位提供）

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