[发明专利]用于基于天然纤维素纤维或合成纤维或其组合使用并产生纸张作为用于具有使用有源半导体氧化物的存储器的自支持型结场效应晶体管中的电荷的物理支撑体和存储介质的工艺

说明书

技术领域

本发明一般涉及使用天然纤维素纤维、合成纤维、或它们以其各种形式和组成在物理和化学上均被氢桥和树脂混合在一起的混合物(通常被称为纸张)，以充当n型或p型存储器场效应晶体管的物理支撑体和组成元件，所述n型或p型存储器场效应晶体管具有经由电场的刺激存储电和离子电荷达到长于至少20小时的时间段并在施加相等强度且符号与用于记录信息的相反的电场时删除信息的能力。也就是说，使用纸张作为具有存储器能力的场效应晶体管的有源组件，其中，离散沟道的有源区(1)由诸如镓锌铟氧化物、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化镓锡锌、锌氮和砷氧化物、氧化银和氧化铝或铜锌铝氧化物等多组分氧化物组成，并且其中，化合物的组分在0.1％与99.9％之间变化，电介质(2)由基于在其上面沉积半导体的纤维素纤维的成块的纸张组成，具有以离散阶跃电压的形式不可测量地增加离子电荷和电荷对刺激的保持能力并在施加具有相同强度但符号与用来存储信息的相反的电刺激之后立即将其完全放出(删除信息)的能力，其中，源极和漏极(5)的对称区由钛和金或钛和铝或铬和铝或银和铝的金属合金或经由诸如氧化铟锌和氧化锌镓、或氧化锡等具有高导电性的简并氧化物半导体按照在0.1％与99.9％之间变化的组成比例组成，这允许包含半导体的纤维的集成，其中，层之间的相应界面可以包含具有用于其自适应的纳米尺度厚度的膜(4)，并且存在连续的栅电极(3)，其中，施加阶跃电压以用于由组成漏极或源极区、但位于这张纸的另一面上的任何材料进行的电荷的存储或擦除。

本发明是基于纤维素基的纸张的使用，其由在化学上通过氢桥联合或被以不同的厚度(在1微米与8000微米之间)压紧的纤维素纤维组成，同时作为器件的物理支撑体且作为其整体组成元件，具有提供金属与离散地沉积在纤维上的有源半导体之间的必要电绝缘的能力，不允许电荷在没有施加任何电场的情况下移动通过纤维，但是允许电荷积聚在与栅电极(3)和沟道区(3)进行物理接触的其两个界面中，所述沟道区(3)由离散地沉积在纤维上的多组分有源氧化物半导体组成，可操作用于在发起刺激被撤消之后保持那些电荷达到一定时间段，该时间段根据现有纤维的数目、其分布、压实度而在一个单位或几百小时中间，并用于直接用分别组成连续栅电极或离散沟道区的材料或通过自适应纳米层(4)形成其表面的涂层。

在本发明中，为了处理将被沉积由纤维素纤维组成的纸张上的所有材料(以下简称为纸张)，必要的是这些膜的制造技术可以在低温下发生，特别是在200摄氏度以下的温度下，或者当退火时，不超过此温度。

这样产生的具有存储器效应的晶体管可以在光电子装置和电子装置中使用，特别是提供具有临时非易失性存储器的电子电路和系统、移位寄存器记录电路、逻辑电路、数字电路、在用于存储器领域的环形振荡器中，特别地利用纸张本身是柔性且可任意处理的物理支撑体这一优点。

本发明的目标器件可以使用诸如氟化镁的一层保护或封装，并且还可以具有有机半导体作为沟道区的有源半导体成分，诸如N，N′-联苯-N，N-双[3-甲基苯基]-1，1′并苯-4，4′二胺；三-8羟基喹啉盐(N，N′-diphenyl-N，N-bis[3-methylphenyl]-1，1′biphenyl-4，4′diamine；tri-8hydroxyquinolinolate)。

在本公开中，可以在被保持在接近于室温的温度下的原子尺度范围处使用薄膜的物理、化学和物理化学反应性或非反应性沉积技术方法来将材料沉积到纸张上以便形成最终器件的产生，即包括：

·直流或射频的阴极溅射；

·真空条件下的电阻性热沉积或通过电子枪；

·通过射频等离子体或超高频的蒸气的辅助或非辅助化学分解；

·真空中的电阻加热；

·外延原子生长；

·经由喷墨的沉积；

·化学乳状液。

所列技术允许在不损坏纸张或沉积的材料的电子性能的情况下进行有机和无机材料的具有在1nm与50μm中间的厚度的膜的受控生长。

发明内容

本发明描述了一种制造基于有源氧化物半导体场效应晶体管的电子或光电子器件的工艺，所述无源氧化物半导体场效应晶体管具有结合了基于天然纤维素纤维、合成或混合纤维的称为纸张(2)的薄膜作为器件电介质的非易失性存储器能力。

在本发明的优选实施例中，所述膜(2)还充当器件的基板，使得成为可自支持的。

本公开的另一更优选实施例具有结合有机或无机成因的一个或更多个附加组件的特征，具有金属(3、5)、半导体(1)、绝缘体(6)的电特性或以离散或连续的方式沉积在纸张的表面上的采取单个结构、复合串联结构或多层结构的钝化膜(4)的电特性。