基于金属纳米粒子浮栅的非易失性有机薄膜晶体管存储器的研制

发布时间：2017-04-24 13:13

  本文关键词：基于金属纳米粒子浮栅的非易失性有机薄膜晶体管存储器的研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信息存储作为信息产业的重要组成部分,已经成为国民经济发展的支柱型产业。近年来,非易失性浮栅晶体管存储器的技术不断发展,一定程度上促进了多种消费类电子产品的发展,推动了信息电子学的进步,说明这项技术的发展具有广阔的市场应用前景和深远的研究意义。而非易失性浮栅有机薄膜晶体管存储器(FG-OTFT-NVM)由于具有可用单个晶体管实现、非破坏性读取、质轻、成本低、工艺简单、可低温大面积加工、制备方法与传统工艺兼容以及易于与有机电路集成等优点引起了广泛关注,但是器件的存储保持特性距离实际应用还有很大差距。而浮栅层和隧穿层两个功能层对于非易失性浮栅有机薄膜晶体管存储器的存储性能和保持特性具有显著影响,本文中我们重点研究了金和铝两种金属纳米粒子作为浮栅时,分别选择了合适的隧穿层进行了器件优化,并详细研究了器件的存储、保持性能。首先研究了不同复合电极MoO3/Cu、MoO3/Ag、MoO3/Al对于基于并五苯的P型有机薄膜晶体管电荷注入的影响,发现合适厚度的MoO3修饰层可以有效地提高空穴注入能力,且不依赖源漏电极材料。然后在以上实验的基础上插入金纳米粒子作为浮栅层,分别蒸镀MoO3、m-MTDATA或四十四烷作为隧穿层制备了浮栅有机薄膜晶体管存储器,只有四十四烷表现出良好的场效应和存储效应,所以选择四十四烷为隧穿层材料,并进一步优化。之后我们采用分离分布的金纳米粒子作为浮栅层、热蒸镀不同厚度的四十四烷作为隧穿层,P型有机小分子半导体材料并五苯作为有源层,制备了基于金纳米粒子浮栅的双极非易失性有机薄膜晶体管存储器。由于有源层与隧穿层界面的电荷陷阱被有效抑制,器件表现出了双极存储特性。电子和空穴两种载流子同时在沟道中传输,并且都可以通过编程/擦除操作被浮栅层俘获或者是排出,也就是一种载流子可以用于擦除被浮栅俘获的极性相反的另一种载流子,从而测试的器件的阈值电压是向正、负两个方向偏移,器件也获得较大的存储窗口。另外隧穿层的厚度和表面形貌对于器件的存储窗口和保持特性具有重要影响,优化后的器件以30纳米四十四烷作为隧穿层时,编程/擦除电压为±100V时存储窗口为18.1V,保持时间超过7.5小时。然后我们用C60/Pentacene的异质结代替单纯的并五苯作为有源层,制备的器件表现出明显的双极特性,并且得到了较大存储窗口。随后我们采用低速率真空热蒸镀铝然后空气中退火处理的方法制备了内部不连续的铝纳米粒子和外层连续致密的氧化铝薄膜分别作为浮栅层和隧穿层的器件。最终制备出来的器件表现出了显著的光响应和存储效应,暗室条件下通过编程/擦除之后空穴被浮栅俘获或者是排出,阈值电压只有单向偏移;光辅助编程后光生电子擦除被浮栅俘获的空穴,器件阈值电压双向偏移,存储窗口增大,存储效应增强,控制器件编程条件不同,读状态区别明显,因此有望实现多级存储。
【关键词】：非易失性 浮栅 双极 光响应 多级存储
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 概述11-22
• 1.1 非易失性有机薄膜晶体管存储器的发展现状11-13
• 1.2 非易失性有机薄膜晶体管存储器的工作原理13-17
• 1.2.1 铁电体型有机薄膜晶体管存储器14-15
• 1.2.2 浮栅有机薄膜晶体管存储器15-17
• 1.3 非易失性有机薄膜晶体管存储器的结构及性能指标17-20
• 1.3.1 非易失性有机薄膜晶体管存储器的结构17-19
• 1.3.2 非易失性有机薄膜晶体管存储器的性能指标19-20
• 1.4 本论文的主要工作20-22
• 第二章 基于金纳米粒子浮栅的非易失性双极有机薄膜晶体管存储器的研制22-39
• 2.1 基于金属纳米粒子浮栅的非易失性双极有机薄膜晶体管存储器的概述22-23
• 2.2 氧化钼电极修饰层对基于并五苯的有机薄膜晶体管性能影响的研究23-26
• 2.2.1 器件制备流程24-25
• 2.2.2 器件性能测试与分析25-26
• 2.3 基于金纳米粒子浮栅四十四烷作为隧穿层的双极有机薄膜晶体管存储器的研究26-34
• 2.3.1 器件制备流程26-27
• 2.3.2 器件各功能层的形貌分析27-29
• 2.3.3 器件性能测试与分析29-33
• 2.3.4 对比器件测试33-34
• 2.4 基于聚苯乙烯隧穿层的有机薄膜晶体管存储器的研究34-37
• 2.4.1 聚苯乙烯用作隧穿层对器件性能影响的研究34-35
• 2.4.2 基于异质结C60/Pentacene的有机薄膜晶体管存储器的研究35-37
• 2.5 小结37-39
• 第三章 基于铝纳米粒子浮栅有机薄膜晶体管存储器的光辅助编程多能级存储效应39-53
• 3.1 基于铝纳米粒子浮栅的有机薄膜晶体管存储器的概述39
• 3.2 基于铝纳米粒子浮栅有机存储器的光辅助编程多能级存储效应39-52
• 3.2.1 器件制备流程39-41
• 3.2.2 器件各功能层的形貌表征41-43
• 3.2.3 器件性能测试与分析43-52
• 3.3 小结52-53
• 第四章 总结53-54
• 参考文献54-64
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果64-65
• 致谢65

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3 刘张李;邹世昌;张正选;毕大炜;胡志远;俞文杰;陈明;王茹;;浮栅存储器的单粒子辐射效应研究进展[J];功能材料与器件学报;2010年05期

4 闾锦;陈裕斌;左正;施毅;濮林;郑有p，

本文编号：324269