基于有机铁电材料的存储器特性研究

发布时间：2018-10-13 20:09

【摘要】：目前,以PVDF及其共聚物P(VDF-TrFE)为代表的高分子有机铁电材料受到了人们的极大关注。它解决了长期存在于无机铁电材料存储器件中的界面问题,克服许多存在于无机半导体工业中的工艺问题,大大简化了工艺步骤。通过它制成的有机场效应晶体管(FeFETs)具有非破坏性读取、数据保持能力强、尺寸小可反复擦写、操作电压低和编程时间短等优点。此外,该存储器件还可以用在柔性衬底、身份标签等简单电路中,因此具有良好的应用前景。 本论文的研究目的在于探索有机铁电材料存储器件的特性,以期对目前的实验工作有所指导。主要工作分为三个部分： 1、建立了适合于有机铁电材料极化特性的极化模型,并通过将数值模拟结果和实验结果的比较验证了模型的适用性。 2、利用该模型对金属-有机铁电薄膜-金属(MFM)结构的电容进行了分析,并结合有机半导体电荷输运中的有效输运跃迁能量模型和Poole-Frenkel迁移率模型,研究了金属-有机铁电薄膜-半导体(MFS)异质结构和FeFET的存储特性。使用铝电极能使MFM结构电容和MFS异质结构的存储窗口增大,但会使FeFET的开关比率减小；有机半导体处于反型状态时,不能作为FeFET存储应用。 3、研究了共聚物P(VDF-TrFE)不同溶液配比下的极化特性和相应的MFM结构电容、MFS异质结构、FeFET的存储特性,发现了存储特性随共聚物P(VDF-TrFE)中VDF比例变化的规律。 有机铁电材料具有良好的极化性能,利用这种特性制成的存储器件具有良好的存储特性。
[Abstract]:At present, high molecular organic ferroelectric materials, such as PVDF and its copolymers P (VDF-TrFE), have attracted great attention. It solves the interface problem existing in the inorganic ferroelectric material storage device for a long time, overcomes many technological problems in the inorganic semiconductor industry, and greatly simplifies the process steps. The airfield effect transistor (FeFETs) made by it has the advantages of non-destructive reading, strong data retention, small size, low operating voltage and short programming time, etc. In addition, the memory device can be used in flexible substrates, identity labels and other simple circuits, so it has a good application prospects. The purpose of this thesis is to explore the characteristics of organic ferroelectric materials storage devices, and to guide the current experimental work. The main work is divided into three parts: 1. A polarization model suitable for the polarization characteristics of organic ferroelectric materials is established. The applicability of the model is verified by comparing the numerical simulation results with the experimental results. 2. The capacitance of metal-organoferroelectric thin-metal (MFM) structure is analyzed by using the model. Combined with the effective transport energy model and Poole-Frenkel mobility model in charge transport of organic semiconductors, the (MFS) heterostructure and FeFET storage characteristics of metal-organoferroelectric thin films were studied. Using aluminum electrode can increase the storage window of MFM capacitor and MFS heterostructure, but reduce the switching ratio of FeFET. The polarization characteristics of P (VDF-TrFE) copolymers and the storage characteristics of corresponding MFM structure capacitors, MFS heterostructures and FeFET were studied under different ratios of the copolymers P (VDF-TrFE) solution. It was found that the storage characteristics varied with the VDF ratio in P (VDF-TrFE) copolymers. Organic ferroelectric materials have good polarization performance, and the memory devices made by this property have good storage characteristics.
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP333;TM221

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本文编号：2269756