技术摘要：
本发明涉及材料化学技术领域，公开了一种化合物薄膜、制备方法及其应用，所述化合物薄膜包括碘化铜与金属氧化物的化合物A，所述化合物A的化学式为(CuI)x(MO)1‑x，其中x为CuI的摩尔占比，0.5≤x<1，MO为金属氧化物。其制备方法为将碘化铜和金属氧化物溶解后混合，于衬  全部
背景技术：
碘化铜(CuI)呈本征P型导电，具有无毒、储量丰富、制备方法多样、可低温制备等 优点，是一种应用前景广阔的新型P型透明导电材料。但由于其易结晶、载流子浓度难以调 控等缺点，纯CuI比较难用作光电子器件的半导体有源层材料。 目前有关CuI基化合物材料的调控方法主要是在掺入其他物质，比如：Zn2 和Li ， 硫氰酸盐，Sn4 等，其中比较典型的是掺入Sn4 形成CuSnI(Jun,T.et  al  Adv  Mater  2018, 30,(12) ,e1706573)，而且Sn4 的掺入可以实现CuI基材料的非晶化以及载流子浓度的调控。 CN  106449367  A公开了一种合成碘化铜锌三元宽带隙化合物半导体薄膜材料的 化学方法，该方法为：将铜锌合金薄膜放置到碘蒸汽环境中45～80℃进行铜锌合金的共氧 化反应，反应时间3～8h，反应一定时间后即可在基底表面原位制备出Cu2ZnI4薄膜，即碘化 铜锌半导体薄膜材料。这种制备方法不需要使用有机溶剂参与反应或者反应介质，晶体结 晶好；所得产物不需要复杂处理就可直接使用。 有关器件应用方面，CuI基材料目前主要用在P-N结、晶体管等器件中(Liu,A.et  al  Adv  Mater  2018,e1802379；F-L.et  al.Applied  Physics  Letters,2013,102:092019 (1-3)文献)。但碘化物普遍具有一定的离子特性，CuI基化合物材料极有可能成为神经突 触、痛觉感受器等器件的候选有源层半导体材料，而神经突触器件、痛觉模拟器在类脑计 算、人体感官模拟方面有重大应用。 总而言之，在CuI基化合物薄膜和器件的制备过程中，需要从材料、非晶化机理、载 流子调控机理、器件结构等方面进行深入研究，实现CuI基化合物材料的非晶化和载流子浓 度的调控，从而获得CuI基化合物材料的新性能并探索其新的应用领域(如痛觉模拟器、神 经突触器件)。
技术实现要素：
本发明旨在实现对CuI基化合物薄膜的非晶化和载流子浓度调控，利用金属氧化 物和碘化铜形成新的薄膜，降低材料的结晶度，形成表面平整的非晶薄膜。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种化合物薄膜，所述化合物薄膜包括碘化铜与金属氧化物的化合物A，所述化合 物A的化学式为(CuI)x(MO)1-x，其中x为CuI的摩尔占比，0.5≤x<1，MO为金属氧化物。 所述金属氧化物包括氧化钼、氧化钨、氧化锡及其化合物中任一种或多种。 优选地，所述金属氧化物为氧化钼，所述化合物A中0.7≤x<1。经发明人实验发现 当金属氧化物为氧化钼时，所述化合物A中碘化铜的摩尔比在0.7以上效果更好，薄膜兼具 非晶平整性和导电性。 本发明还提供所述的化合物薄膜的制备方法，包括如下步骤： 3 CN 111613521 A 说　明　书 2/7 页 (1)将碘化铜粉末溶解于溶剂I，金属粉末或金属氧化物粉末溶解于溶剂II，将两 种溶液按照摩尔比配制，超声或搅拌混合，得到澄清的薄膜前驱液； (2)衬底清洗和亲水性处理，向衬底表面滴加薄膜前驱液，静置后旋转衬底实现薄 膜涂布； (3)对涂布有薄膜的衬底退火处理，得到所述化合物薄膜。 所述溶剂I为碘化铜的良溶剂，包括2-巯基乙醇(2-ME)、乙腈、氨水、二甲基亚砜 (DMSO)、氯苯中一种或多种。 所述碘化铜溶解的溶液中可加入乙醇胺或丙基硫醚等作为稳定剂，因一般稳定剂 的沸点比较高，为降低工艺温度，应该尽量减少稳定剂添加量，以能获得澄清溶液为标准即 可。 所述溶剂II为金属的氧化剂及溶剂，或金属氧化物的溶剂，包括过氧化氢、氨水 等。 两种溶液在混合前应当完全溶解，混合后超声或搅拌至两种溶液尽可能均匀，溶 液呈澄清的状态，这样涂布的化合物薄膜更均匀，不呈现颗粒状缺陷。 所述衬底包括ITO玻璃片、硅片、热氧化硅片、载玻片等刚性衬底任一种，或PET、 PI、PDMS等柔性衬底中任一种。 所述衬底的清洗过程包括依次用丙酮、酒精和去离子水对基片表面清洗10～ 20min。以去除基片表面的杂质和污染物，提高化合物薄膜的附着力。 衬底清洗吹干后，再利用氧等离子体设备对衬底进行亲水性处理，使衬底表面具 有良好的浸润界面，利于薄膜前驱液在衬底表面均匀铺展。亲水处理时间过短的话，旋涂效 果就会很差，溶液不易铺展；亲水处理时间过长的会对基片表面造成破坏，不利于实验的开 展，经发明人多次实验，最佳的亲水性处理时间为2min～4min。 所述退火处理的温度为60～180℃，退火时间为10min～4h，退火环境为惰性气体、 空气或真空环境。 优选地，所述退火处理包括预退火和再退火，预退火过程的温度为60～80℃，时间 为1～10min；再退火过程的温度为100～180℃，退火时间为0.5～4h。 优选地，再退火过程的温度为130～140℃，退火时间为1～2h，退火环境为氩气或 真空环境，因有氧环境会增加所制薄膜的粗糙度。 所述化合物薄膜的厚度为70～180nm，优选地，厚度为120nm。 本发明还提供一种化合物薄膜的痛觉模拟器，包括所述化合物薄膜，具体结构依 次包括衬底、底电极、所述化合物薄膜和顶电极。其中，所述底电极层形成于所述衬底表面， 所述化合物薄膜形成于所述底电极层表面，所述顶电极层形成于所述化合物薄膜表面。在 人体中，痛觉感受器是一种重要的、特殊的感觉神经元感受器，它能够探测有害刺激，并为 中枢神经系统提供快速预警，从而启动人体和类人机器人的运动反应。它不同于其他常见 的感觉感受器，具有“不适应”和“敏化”现象等关键特性和功能，以此为研究基础，设计痛觉 模拟器件来模拟人体的痛觉感受器是十分必要的。本发明的痛觉模拟器在测试过程中性能 稳定，有望得到应用推广。 本发明还提供一种化合物薄膜的神经突触器件，包括所述化合物薄膜，具体结构 依次包括衬底、所述化合物薄膜、对电极。其中，所述化合物薄膜形成于所述衬底表面，所述 4 CN 111613521 A 说　明　书 3/7 页 对电极层形成于所述化合物薄膜表面，且所述对电极层是一组具有间隔的平行对电极层或 插指电极层。随着社会的进步和发展，人类逐渐进入了信息化时代，每天都需要处理庞大的 数据量问题。传统的冯·诺依曼体系数字计算机在数据结构不清晰、问题定义不明确等复 杂问题方面如视频、语音、图像数据的处理和识别却表现得十分低效。神经突触器件可用于 模拟类脑计算，本发明的神经突触器件在测试过程中性能稳定，重复性良好，有望得到应用 推广。 本发明还公开了一种化合物薄膜的P-N结器件，包括衬底、底电极、所述化合物薄 膜、N型导电材料和顶电极。其中，所述的底电极形成于所述衬底表面，所述化合物形成于所 述底电极表面，所述N型导电材料形成于所述化合物薄膜表面，所述顶电极层形成于所述N 型导电材料表面； 亦或是，所述的底电极形成于所述衬底表面；所述N型导电材料形成于所述底电极 表面，所述化合物薄膜形成于所述N型导电材料表面，所述顶电极层形成于所述化合物薄膜 表面。 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： (1)本发明利用碘化铜与金属氧化物形成新的化合物，该化合物具有碘化铜的离 子特性的同时，还具有比碘化铜低的结晶度，有利于形成表面平整的非晶和纳米晶薄膜，用 于多层薄膜器件有利于提高界面质量，从而提高器件性能，可作为半导体器件的有源层。 (2)本发明的化合物薄膜的制备工艺温度低于200℃，可用于多种柔性衬底，制备 柔性器件，应用范围更广。 (3)本发明首次将碘化铜基化合物薄膜材料应用于忆阻、神经突触、痛觉模拟器等 器件，器件在测试过程的性能良好，拓展了其应用领域，且该器件制备工艺简单，其大大节 约了实验过程中的成本，有望发展成为低功耗器件。 附图说明 图1为对比例1制备的碘化铜薄膜的AFM图。 图2为实施例2制备的氧化钼10％的碘化铜基化合物薄膜的AFM图。 图3为实施例3制备的氧化钼15％的碘化铜基化合物薄膜的AFM图。 图4为实施例4制备的氧化钼20％的碘化铜基化合物薄膜的AFM图。 图5为对比例1和实施例2～4制备的碘化铜基化合物薄膜的XRD图。 图6为应用例1中基于实施例9制备的痛觉模拟器I-V电学性能图。 图7为应用例1中基于实施例9制备的痛觉模拟器的脉冲性能图。 图8为应用例2中基于对比例1制备的神经突触器件I-V电学性能图。 图9为应用例2中基于实施例4制备的神经突触器件I-V电学性能图。 图10为应用例2中基于实施例4制备的神经突触器件连续循环I-V电学性能图。 图11为应用例3制备的P-N结器件的C-V电学性能图。 图12为应用例4制备的P-N结器件的I-V电学性能图。