[发明专利]畴壁存储器的制备方法以及畴壁存储器

说明书

本发明提供了一种有机铁电畴壁存储器的制备方法，包括如下步骤：提供一衬底；在所述衬底上制作对置的金属梳状电极；对所述衬底表面进行亲疏水性处理；在所述衬底表面采用选区生长法形成分子铁电功能层；退火后获得畴壁存储器。上述技术方案实现了基于梳状对电极的多级长度沟道以及有机铁电层部分极化形成畴壁导电通道。利用低张力滴涂选区法，降低成本与复杂度的同时引导极化轴可控生长。与传统利用极化翻转与位移电流写入与读取的铁电存储器相比，具有非破坏性读取、电流信号大、寿命长等优势。本发明可用于新型存储阵列、柔性集成铁电芯片等领域。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种有机铁电畴壁存储器的制备方法以及畴壁存储器。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，存储器作为计算机系统的记忆设备面临着越发严峻的压力。以浮栅晶体管为代表的非易失性存储器是未来高性能低功耗计算的基础，然而电荷的注入和抽取使开关速度慢、操作电压高。以无机铁电材料为基础的非易失性存储器优势在于开关速度快、操作电压小、工作寿命长，然而其多含毒害元素，制备工艺复杂兼容性低。以PVDF及其共聚物为代表的铁电聚合物因其柔性和制备灵活的特点，在可穿戴领域中获得广泛关注。然而铁电聚合物矫顽场E_c过大，自发极化较小制约着其实际应用。近年来分子铁电材料取得了突破性进展，二异丙胺溴盐(DIPAB)晶体自发极化达到了23μC/cm²，其E_c仅为～5kV/cm。其接近无机铁电体的优秀性能以及灵活的制备工艺，为新型分子铁电器件提供了新的可能性。并且传统铁电非易失性存储器的写入与读取都伴随着极化的翻转，影响了器件的性能与寿命。同时铁电材料界面电导增强的现象，作为一种特殊可控的电导调制原理，具有极大的应用潜力。基于铁电畴壁导电的二端存储无机器件作为非易失性非破坏性的电流型存储器件，为铁电材料在新型存储器中的应用带来新的机遇。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种非破坏性读取、非易失性、制备简便可控的有机铁电畴壁存储器的制备方法以及畴壁存储器。

为了解决如上问题，本发明提供了一种有机铁电畴壁存储器的制备方法，包括如下步骤：提供一衬底；在所述衬底上制作对置的金属梳状电极；对所述衬底表面进行亲疏水性处理；在所述衬底表面采用选区生长法形成分子铁电功能层；退火后获得畴壁存储器。

可选的，分子铁电功能层的材料是二异丙胺溴盐晶体。

可选的，所述的衬底选自于硅、氧化硅、玻璃、PI、PET或PDMS中的一种。

可选的，所述梳状电极具有第一齿距和第二齿距。

可选的，所述梳状电极为方形锯齿梳状对电极，两个电极的梳状齿正面相对排列，形成具有周期性宽窄变化的特征功能性沟道图案；图案化方法选自于光刻、激光直写、压印、以及电子束曝光中的一种。

可选的，所述梳状电极制备工艺可以真空电阻热蒸发沉积、电子束沉积和磁控溅射中的一种。

可选的，所述梳状电极厚度为50nm-150nm，电极间距为1μm-30μm，矩形锯齿的周期为5μm-50μm，单个锯齿的边长为2μm-30μm。

可选的，对所述衬底表面进行亲疏水性处理，对需要材料生长沟道区域进行亲水性处理，选用氧等离子清洗。对不需材料生长的电极表面进行疏水性处理，选硫醇处理、十八烷基三氯硅烷处理中的一种。

可选的，所述分子铁电功能层制备方法为表面张力诱导的电极间溶液法选区生长。

为了解决如上问题，本发明提供了一种有机铁电畴壁存储器，包括：衬底；所述衬底表面的对置梳状电极；以及对置梳状电极之间的分子铁电功能层。