[发明专利]一种有机聚合物电子存储器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子存储器，具体涉及一种有机聚合物存储器及其制造方法。

背景技术

信息技术的日益发展对信息材料的存储容量等提出了严峻的挑战，如何使终端产品轻、薄、短、小，成为半导体工业亟待解决的问题。

由于受到存储容量的限制，传统的Si、Ge和GaAs等半导体材料即将被一些具有电活性的有机和聚合物材料所替代。

有机聚合物存储技术脱颖而出，多种新型的存储技术和器件都相继诞生。最近，闪存式(Flash)和一次写入多次读出(WORM)的聚合物存储材料由于其结构简单、可量测、低损耗和数据存储容量大等优点而备受关注。

现有技术中，一种WORM型的有机聚合物系存储元件包含一个夹持于导电信号线之间的p-型有机聚合物半导体层，另一个n-型半导体层使该p-型有机聚合物半导体层与这些信号线之一分开，在与该p-型有机聚合物半导体层的界面上形成一个pn结，充当一个为使通过该存储元件的电流只在一个方向上流动而选择的二极管。在其初始后制造状态下，该有机聚合物层是相对高导电性的，当对导电元件施加电压差时，能使电流在这两个导电信号线或导电元件之间以相对低电阻导通。该有机聚合物的这种高导电状态构成可以用来代表一种二元比特“1”或“0”的存储元件第一稳定状态，这取决于采用两种可能的二元编码惯例中的哪一种。

有机聚合物系存储元件的二维阵列可以这样得到：形成第一层平行导电信号线，给第一层平行导电信号线涂布一层第一半导体，例如n-型掺杂硅层，施用该有机聚合物层，然后在该有机聚合物层上制作第二层导电信号线。第一层信号线与第二层信号线之间的每次重叠，连同该重叠区中第一层与第二层信号线之间的半导体层和有机聚合物一起，构成一个单一存储元件。该存储元件用一种高电压尖峰脉冲写入，使该有机聚合物层的电导率从高变低，并以一个足以检测高电导率状态与低电导率状态之间的电导率差的低电压读出。

有机材料包括染料、配合物、低聚物和高聚物在缩小分子器件尺寸、分子结构可设计等方面都具有突出的优点，将在分子器件应用方面展现良好的前景。

通常的聚合物材料都具有良好的化学稳定性、机械强度和可加工性，并且容易制备。

现有技术对于偶氮聚合物光存储方面的研究目前已经比较深入与广泛了。高分子偶氮聚合物比偶氮小分子材料具有优异的光学透明性、热稳定性、成膜性能和力学性能，所以是一种较为理想的基质材料和高密度光存储材料。偶氮聚合物的光存储特性主要源于偶氮聚合物异构化反应引发的双折射性质，关于偶氮聚合物光存储(Optical Memory)的原理也有比较深入和透彻的分析研究。

但到目前为止，还没有关于偶氮聚合物在电学存储(Electric Memory)方面的文献报道。

发明内容

本发明目的是提供一种器件结构和制备工艺简单、存储速度快、稳定性好的有机聚合物电子存储器，且在相同的器件结构下，能够通过对有机聚合物的调整实现不同的存储类型。

为达到上述目的，本发明具体技术方案是，一种有机聚合物电子存储器，包括：一上电极，一下电极，以及设置在上下电极之间的有机聚合物薄膜层，所述上电极为铝，下电极为纳米铟锡金属氧化物，所述有机聚合物薄膜层采用偶氮聚合物制备，所述偶氮聚合物平均分子量在2500～15000，用以下通式表达：

其中R选自硝基、溴或甲氧基中的一种。

上述技术方案中，所述偶氮聚合物由末端取代基团为硝基或溴取代基或甲氧基的丙烯酸酯类偶氮单体中的一种通过自由基聚合得到，其平均分子量在2500～15000，分子量越大，其成膜性越好。偶氮聚合物的末端取代基分别为三类不同电子效应的取代基：硝基为强吸电子基团，甲氧基为强供电子基团，溴取代基则介于两者之间。以末端取代基团不同的侧链型偶氮聚合物作为有源介质，将三种偶氮聚合物的薄膜分别作为中间层，ITO作为下电极，Al作为上电极，从而构成一类M/I/M(Metal/Insulator/Metal)三明治结构的存储器件。

所制备的三种聚合物存储器中，侧链所带末端取代基团为硝基和溴取代基的偶氮聚合物作为中间层时，均表现为一次写入多次可读(WORM)的存储类型，并且具有较大的开关电流比：10⁴-10⁶，实现存储的速度也很快，约为1毫秒；而侧链末端取代基团为甲氧基的偶氮聚合物作为中间层时，聚合物器件表现为可反复擦写(Flash)的存储类型。这三种不同结构的偶氮聚合物所制备的存储器件在室温环境下均呈现出较好的稳定性。