基于雙金屬納米顆粒懸浮柵極的有機場效應晶體管非易失性存儲器研究.pdf

1、近年來，伴隨著有機半導體材料的發(fā)展，有機電子器件已成為人們廣泛研究的熱點。有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池、有機場效應晶體管以及基于有機場效應晶體管結構的非易失性存儲器等有機電子器件的研究均取得了長足的進展。有機場效應晶體管及基于其結構的非易失性存儲器由于具有制備工藝簡單、成本低廉、重量輕、可大面積制備以及可柔性化等優(yōu)點，在平板顯示、射頻識別標簽、智能卡片以及傳感器陣列等領域展現(xiàn)出巨大的應用前景。很多高性能有機半導體材料在載流子遷移率等物

2、理參數(shù)方面已能達到傳統(tǒng)非晶硅的水平，這使得有機場效應晶體管及基于其結構的非易失性存儲器的廣泛應用成為可能。由于具有非破壞性讀取方式、可靠的數(shù)據存儲以及與邏輯電路架構相兼容等優(yōu)點，有機場效應晶體管非易失性存儲器已成為未來有機快閃存儲器集成電路基本單元的有力競爭者?；谟袡C場效應晶體管結構的非易失性存儲器其數(shù)據存儲的實現(xiàn)主要是通過電荷俘獲層中存儲的電荷對有機半導體層中導電溝道的調制。目前，主要采用三種方式對有機場效應晶體管非易失性存儲器的導

3、電溝道進行調制：鐵電柵介質材料的剩余極化強度；聚合物駐極體柵介質材料中俘獲的電荷；懸浮柵極中存儲的電荷。納米懸浮柵極是指分立的納米材料用作有機場效應晶體管非易失性存儲器的懸浮柵極。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位置，能夠有效地抑制存儲電荷的橫向移動從而提高非易失性存儲器數(shù)據存儲的可靠性。金屬具有較大的功函數(shù)選擇范圍以及在費米能級附近具有大量的占據態(tài)和非占據態(tài)，非常有利于電荷的存儲。此外，金屬納米顆粒在制

4、備過程中，其尺寸和密度相對可控。因此，金屬納米顆粒非常適合用作有機場效應晶體管非易失性存儲器的懸浮柵極。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)的差異對有機場效應晶體管非易失性存儲器存儲行為的影響。
　　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場效應晶體管非易失性存儲器，研究了懸浮柵極中金屬納米顆粒功函數(shù)的差異對器件存儲行為的影響，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向閾值電壓偏移。之后，我們進一步制備了銀-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增益效應----同時具有更大的正向閾值電壓偏移和負向閾值電壓偏移，獲得了很大的存儲窗口，實現(xiàn)了高性能的有機場效應晶體管非易失性存儲器。結合實驗結果，我們提出了表面偶極增強誘導功函數(shù)變化的物理模型，成功地解釋