基于雙金屬納米顆粒懸浮柵極的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器研究.pdf

1、近年來(lái)，伴隨著有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展，有機(jī)電子器件已成為人們廣泛研究的熱點(diǎn)。有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及基于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器等有機(jī)電子器件的研究均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及基于其結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器由于具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、重量輕、可大面積制備以及可柔性化等優(yōu)點(diǎn)，在平板顯示、射頻識(shí)別標(biāo)簽、智能卡片以及傳感器陣列等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。很多高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料在載流子遷移率等物

2、理參數(shù)方面已能達(dá)到傳統(tǒng)非晶硅的水平，這使得有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及基于其結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器的廣泛應(yīng)用成為可能。由于具有非破壞性讀取方式、可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及與邏輯電路架構(gòu)相兼容等優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器已成為未來(lái)有機(jī)快閃存儲(chǔ)器集成電路基本單元的有力競(jìng)爭(zhēng)者。基于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)電荷俘獲層中存儲(chǔ)的電荷對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體層中導(dǎo)電溝道的調(diào)制。目前，主要采用三種方式對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器的導(dǎo)

3、電溝道進(jìn)行調(diào)制：鐵電柵介質(zhì)材料的剩余極化強(qiáng)度；聚合物駐極體柵介質(zhì)材料中俘獲的電荷；懸浮柵極中存儲(chǔ)的電荷。納米懸浮柵極是指分立的納米材料用作有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器的懸浮柵極。與傳統(tǒng)的連續(xù)懸浮柵極相比，納米懸浮柵極由于具有彼此分立的電荷存儲(chǔ)位置，能夠有效地抑制存儲(chǔ)電荷的橫向移動(dòng)從而提高非易失性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。金屬具有較大的功函數(shù)選擇范圍以及在費(fèi)米能級(jí)附近具有大量的占據(jù)態(tài)和非占據(jù)態(tài)，非常有利于電荷的存儲(chǔ)。此外，金屬納米顆粒在制

4、備過(guò)程中，其尺寸和密度相對(duì)可控。因此，金屬納米顆粒非常適合用作有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器的懸浮柵極。銀和鉑分別是低功函數(shù)金屬和高功函數(shù)金屬的典型代表，適于研究懸浮柵極中金屬納米顆粒功函數(shù)的差異對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)行為的影響。
　　本研究首先分別以銀納米顆粒和鉑納米顆粒作為懸浮柵極制備了并五苯有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器，研究了懸浮柵極中金屬納米顆粒功函數(shù)的差異對(duì)器件存儲(chǔ)行為的影響，發(fā)現(xiàn)采用低功函數(shù)銀納米顆粒懸

5、浮柵極的器件具有較大的負(fù)向閾值電壓偏移和較小的正向閾值電壓偏移，而采用高功函數(shù)鉑納米顆粒懸浮柵極的器件具有較大的正向閾值電壓偏移和較小的負(fù)向閾值電壓偏移。之后，我們進(jìn)一步制備了銀-鉑雙金屬納米顆粒懸浮柵極器件，并在該器件中觀察到了存儲(chǔ)增益效應(yīng)----同時(shí)具有更大的正向閾值電壓偏移和負(fù)向閾值電壓偏移，獲得了很大的存儲(chǔ)窗口，實(shí)現(xiàn)了高性能的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管非易失性存儲(chǔ)器。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們提出了表面偶極增強(qiáng)誘導(dǎo)功函數(shù)變化的物理模型，成功地解釋