基于小分子浮栅的非易失性有机场效应晶体管存储器的研究

发布时间：2017-10-09 07:49

  本文关键词：基于小分子浮栅的非易失性有机场效应晶体管存储器的研究

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【摘要】：存储元件是电子设备中数据的处理、存储以及交流的基本组成部分,现代信息技术的快速发展带来人们对智能、柔性、可打印以及一次性电子设备大量需求。与传统的无机半导体器件相比,基于有机半导体材料的器件具有成本低、可实现大面积加工、可与柔性基底集成等优点。尤其是基于晶体管的有机非易失性存储器,具有非破坏性读取、易于集成以及能够在单个晶体上实现多阶存储而备受关注。近年来,为了制备高密度、高速度并且非易失性的高性能OFET存储设备,提出了基于分子浮栅的OFET存储结构。尺寸在1 nm内的小分子材料代表了一种理想的浮栅层电荷存储基元,它们不仅具有较小的载体态密度还具有较高的电荷结合能,非常有利于增大浮栅层的电荷捕获密度和捕获电荷,实现高密度存储。小分子材料具有性能稳定、分子和电子结构定义明确、且能根据需求进行电子结构和能带的设计等优势,但相比于聚合物,应用于存储研究的小分子材料还很少,目前应用较多的仅C60、Alq3等,且存在存储密度低和电荷泄露的问题。本论文蒸镀筛选了一些具有岛状生长模式的小分子材料2`.7`-DCNSFX和SFDBAO作为OFET存储器的浮栅层材料,分别探究了它们的电荷捕获能力,并对相应分子浮栅的OFET器件进行性能优化,最终制备出基于共混旋涂SFDBAO/PS分子浮栅的高性能非易失性OFET存储器件。成功实现了电子和空穴的双向存储,并且器件迁移率也得到迅速提升。迁移率达0.8 cm 2 V-1 S-1、存储窗口可达146V(正向78V,负向68V)、维持时间超过5×104 S、开关比达到2×105且具有较稳定的读写擦耐受性。有力地推进了小分子材料应用于存储的研究进展。
【关键词】：有机场效应晶体管存储器 小分子材料 分子浮栅 非易失性 多阶存储
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;TN386
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-12
• 1.1.1 有机半导体存储器发展介绍9-10
• 1.1.2 半导体存储器的分类及性能参数10-12
• 1.2 本论文的研究意义和主要工作12-15
• 1.2.1 有机场效应晶体管存储器的发展现状及存在问题12-13
• 1.2.2 基于小分子的高性能有机场效应晶体管存储器13-15
• 第二章 有机场效应晶体管存储器背景介绍15-32
• 2.1 有机场效应晶体管存储器基本介绍15-19
• 2.1.1 有机场效应晶体管存储器的结构15-17
• 2.1.2 有机场效应晶体管存储器的主要参数17-19
• 2.2 有机场效应晶体管存储器的工作原理及分类19-26
• 2.2.1 有机场效应晶体管存储器的工作机理19-20
• 2.2.2 有机场效应晶体管存储器的分类20-26
• 2.3 有机场效应晶体管存储器的材料和制备方法26-30
• 2.3.1 有机场效应晶体管存储器的制备材料26-28
• 2.3.2 基于小分子浮栅的有机场效应晶体管存储器制备方法28-30
• 2.4 OFET存储器件的表征和测试30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 小分子材料的蒸镀薄膜形貌调控32-44
• 3.1 前言32-34
• 3.1.1 蒸镀薄膜的生长过程概述32-33
• 3.1.2 固体基质上薄膜的生长模式探究33-34
• 3.2 不同蒸镀条件对薄膜形貌的影响34-37
• 3.2.1 沉积速率和基板温度对蒸镀薄膜形貌的影响34-35
• 3.2.2 衬底表面处理对蒸镀薄膜形貌的影响35-36
• 3.2.3 沉积后的退火处理对有机蒸镀薄膜形貌的影响36-37
• 3.3 几种小分子材料的薄膜蒸镀调控和薄膜生长特性总结37-43
• 3.3.1 对SFDBAO材料在不同蒸镀条件下的形貌探究37-39
• 3.3.2 几种不同的有机小分子材料薄膜蒸镀39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 2'.7'-DCNSFX小分子浮栅材料应用于OFET存储44-51
• 4.1 引言44
• 4.2 基于2'.7'-DCNSFX小分子浮栅的OFET存储器性能探究44-50
• 4.2.1 器件的制备和性能表征44-47
• 4.2.2 OFET存储器性能的优化47-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 基于SFDBAO分子浮栅的非易失性多阶存储51-65
• 5.1 引言51-52
• 5.2 OFET存储器件的制备及所用材料介绍52-53
• 5.2.1 器件所采用材料的介绍52-53
• 5.2.2 器件的结构设计53
• 5.3 基于蒸镀型SFDBAO分子浮栅的OFET存储器性能53-58
• 5.3.1 实验方案的设计和器件的制备53-55
• 5.3.2 器件的薄膜形貌表征及存储特性测试55-57
• 5.3.3 经过优化后的蒸镀型SFDBAO分子浮栅OFET存储性能57-58
• 5.4 基于共混旋涂型SFDBAO/PS分子浮栅的OFET存储器性能58-64
• 5.4.1 SFDBAO和PS共混旋涂薄膜的制备58-60
• 5.4.2 器件的存储特性测试及薄膜的形貌表征60-62
• 5.4.3 优化后具有双向多阶存储的非易失性OFET存储器性能62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-66
• 参考文献66-69
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文69-70
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利70-71
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目71-72
• 致谢72

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1 Paul Rako;;模拟浮栅技术获得承认[J];电子设计技术;2010年03期

2 Rainer Bonitz;;恒忆闪存抗X射线[J];电子设计技术;2010年06期

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：999014