[发明专利]一种三层异质结有机场效应晶体管存储器及制备方法在审
申请号: | 201810577601.7 | 申请日: | 2018-06-07 |
公开(公告)号: | CN108831996A | 公开(公告)日: | 2018-11-16 |
发明(设计)人: | 仪明东;宋子忆;李雯;李宇;陈旭东;李焕群 | 申请(专利权)人: | 南京邮电大学 |
主分类号: | H01L51/05 | 分类号: | H01L51/05;H01L51/10;H01L51/40 |
代理公司: | 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 | 代理人: | 董建林 |
地址: | 210023 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 异质结 存储器 栅绝缘层 有机场效应晶体管 有机半导体 三层 制备 聚合物驻极体 空穴传输层 栅电极 衬底 半导体异质结 金属源漏电极 形貌 电流开关比 电子传输层 制备聚合物 存储容量 器件制备 三层结构 源漏电极 驻极体层 隔离栅 旋涂法 电极 存储 生长 覆盖 应用 | ||
本发明公开了一种三层异质结有机场效应晶体管存储器及制备方法,存储器包括衬底,衬底上由上至下依次包括源漏电极、有机半导体异质结、栅绝缘层和栅电极,有机半导体异质结与栅绝缘层之间设有聚合物驻极体层,栅绝缘层覆盖在整个栅电极表面,用于隔离栅电极和聚合物驻极体层之间的接触,有机半导体异质结由上至下依次包括第一空穴传输层、电子传输层和第二空穴传输层三层结构。本发明提供的三层异质结有机场效应晶体管存储器及制备方法,采用旋涂法在栅绝缘层上制备聚合物驻极体层,有利于半导体异质结、金属源漏电极的形貌生长,工艺简单,存储容量、电流开关比和存储速度得到很大提升,降低了器件制备成本,便于推广、应用。
技术领域
本发明属于半导体晶体管行业存储器技术领域,具体涉及一种三层异质结有机场效应晶体管存储器及制备方法。
背景技术
有机场效应晶体管作为电子电路中的基本元器件,因其具有材料来源广泛、轻柔、加工工艺简单的特点,可应用于大面积印刷工艺,非常适合下一代可穿戴电子产业发展方向,同时有机场效应晶体管从其结构上决定了它具有丰富的功能应用,如发光、存储、传感、开关等,因此在信息电子领域具有广阔的应用前景。
异质结有机场效应晶体管电存储器(OHTM)是有机场效应晶体管存储器(OFET)与有机异质结(Organic Heterostructures,OHs)的集成器件,可应用于新型显示元器件或无限与太空通讯。为了获得实用的OHTM器件,大量的新型材料及一些先进的制备工艺、界面修饰工艺得到人们的广泛关注,并一直致力于提高OFET存储器器件的性能,如内存窗口、开关电流比、编程/擦除电压、开关速度、停留时间、耐力能力等。目前,对存储器的三种主要器件结构,即浮栅型OFET(Sci. Rep. 2016, 6, 36291) 、铁电型存储器 (Nat. Mater. 2008,7, 547.)和聚合物驻极体存储器(Adv. Mater. 2006, 18,3179) ,在很大程度上依赖于栅极介电层,因此,研究重点主要集中在发展功能栅介质。作为一种多功能集成器件,比起电荷存储,半导体层容易被忽视,而PN结可以传递电子和空穴,因此提供了一个结构是利用双极器件的p型和n型材料作为晶体管的有源层。它提供了空穴和电子在导电通道和电荷俘获从而促进和捕获过程。
从目前国内外总体的研究进展来看,OHTM仍面临下列挑战:(1)目前的研究依旧主要集中在对OHTM的存储现象及存储行为研究上,异质结有机半导体层仅作为电荷传输层,而电荷俘获性质在有机半导体层的研究很少;(2)操作电压过高(>120 V)、存储速度低(存储时间>1s)、存储密度低(难以实现多阶存储)、电流开关比比较低(< 1000)、数据稳定性差(维持时间<105 s);(3)无需加光的电存储机理有待进一步阐释和系统探讨。
发明内容
发明目的:为解决现有技术中存在的问题,本发明在现有材料的基础上不增加工艺、技术难度,提供一种基于异质结作为晶体管的有源层和电荷传输层的三层异质结有机场效应晶体管存储器及制备方法,可应用在OHTM存储器当中,充当存储器的电荷存储层、电荷传输层、空穴传输层,能够同时改善稳定特性和存储特性,并具有高阶存储、高存储速度、高存储密度和高数据稳定性等特点。
发明方案:为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种三层异质结有机场效应晶体管存储器,由上至下依次包括源漏电极、第一空穴传输层、电子传输层、第二空穴传输层、聚合物驻极体层、栅绝缘层、栅电极和衬底,第一空穴传输层、电子传输层、第二空穴传输层三层结构构成有机半导体异质结,聚合物驻极体层设置于有机半导体异质结与栅绝缘层之间,栅绝缘层覆盖在整个栅电极表面,用于隔离栅电极和聚合物驻极体层之间的接触,源漏电极和有机半导体异质结全部或部分为周期性生长,半导体异质结与聚合物驻极体层紧密接触,覆盖在栅绝缘层表面上形成导电沟道,减小载流子隧穿时的接触势垒并促进载流子的隧穿迁移。
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- 本发明涉及一种用于制备低漏电高介电绝缘材料的前驱体溶液的制备方法,包括以下步骤:1)配制摩尔浓度为0.05~0.1mol/L的乙酰丙酮金属盐原溶液;2)掺杂O2:在步骤1)制得的原溶液中通入1~60min O2;3)制备前驱体溶液:密封步骤2)得到的溶液,并在水浴加热条件下搅拌6~24h;4)后处理:将反应完全的前驱体溶液通过滤嘴过滤。相比于现有技术,采用本发明所述的前驱体溶液的制备方法制得的前驱体溶液可生成更均匀的薄膜;在制备多层薄膜时,该前驱体溶液所制备的绝缘层薄膜更加耐压,在多层的薄膜旋涂中可以更加的均匀致密,更加适合于大面积绝缘层的工业生产。本发明还提供一种采用所述前驱体溶液制得的低漏电高介电绝缘材料及其制备方法。
- 一种有机电存储器及其制备方法-201910023492.9
- 胡贵光;叶雪芳 - 京东方科技集团股份有限公司;福州京东方光电科技有限公司
- 2019-01-10 - 2019-05-14 - H01L51/05
- 本发明公开了一种有机电存储器及其制备方法,所述有机电存储器包括:第一电极和第二电极,以及还包括:设置于第一、二电极之间的生物分子层和发光聚合物层。应用本发明可以提高存储器的开关比,降低存储器的误读率,从而提高器件的存储性能。
- 仅电子有机半导体二极管器件-201610938092.7
- 鲁锦鸿;陈金鑫;李哲;戴雷;蔡丽菲 - 广东阿格蕾雅光电材料有限公司
- 2016-10-25 - 2019-05-14 - H01L51/05
- 本发明涉及一种仅电子有机半导体二极管器件,包含阳极,阴极,和有机层,所述阳极和阴极为金属、无机物或有机化合物;所述有机层为空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的一层或多层;所述有机层为由电子传输材料组成,所述电子传输材料具有式(I)所述结构的化合物,其中,R表示为C1‑C8烷基、或C2‑C8取代或者未取代的烯烷基、或C2‑C8取代或者未取代的炔烷基;Ar1、Ar2独立地表示为C6‑C60取代或者未取代的芳基。器件实验表明,使用该新型有机电子传输材料制备的仅电子有机半导体二极管器件及有机电致发光器件发射蓝光,电子传输速率高,电子传输性能好,发光效率高的有机电子传输材料。
- 基于非对称有机空穴传输材料的仅空穴半导体二极管器件-201611216301.3
- 李慧杨;戴雷;蔡丽菲 - 广东阿格蕾雅光电材料有限公司
- 2016-12-26 - 2019-05-14 - H01L51/05
- 本发明涉及一种基于非对称有机空穴传输材料的仅空穴半导体二极管器件,包含阳极,阴极,和有机层,所述有机层为电子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层中的一层或多层,所述有机层具有式(I)所述的化合物,其中,R1与R2分别独立地选自为氢、具有1~8个碳原子的烷基、具有2~8个碳原子的烯烷基、具有2~8个碳原子的炔烷基、或具有5~20个碳原子的芳香基。实验表明,本发明的式(I)所述的化合物具有高玻璃化转变温度,热稳定性高,所制备的仅空穴有机半导体二极管器件性能良好且稳定,器件寿命长。
- 一种柔性铁电场效应管及其制备方法-201910020257.6
- 廖敏;陈新;郑帅至;彭强祥;尹路;周益春 - 湘潭大学
- 2019-01-09 - 2019-05-10 - H01L51/05
- 本发明公开了一种柔性铁电场效应管,包括:水平衬底、源极、漏极和缓冲层;水平衬底经过刻蚀后达到预设厚度,使水平衬底可实现预设弯曲半径范围的弯曲;源极和漏极间隔设置在水平衬底的一面上;源极设置有源电极;漏极设置有漏电极;缓冲层设置在水平衬底的一面上,且位于源极和漏极之间,缓冲层远离水平衬底的一面上设置有铁电薄膜层,铁电薄膜层远离缓冲层的一面上设置有栅电极。还公开了一种柔性铁电场效应管的制备方法。本发明通过采用刻蚀减薄衬底材料厚度以实现柔性铁电场效应管,具有工艺简单和成本低廉等优点;通过利用氧化铪基铁电薄膜层在超薄状态仍具有的优异铁电性,提高了场效应管的存储容量,降低了器件的发热量和能耗。
- 制造有机场效应晶体管的方法和有机场效应晶体管-201480023257.7
- 汉斯·克勒曼;比约恩·吕塞姆;卡尔·利奥;阿伦·京特 - 诺瓦尔德股份有限公司
- 2014-04-15 - 2019-05-10 - H01L51/05
- 本公开内容涉及制造有机场效应晶体管的方法,所述方法包括如下步骤:在基底上设置栅电极(1)和分配给栅电极(1)的用于电绝缘的栅绝缘体(2),在所述栅绝缘体(2)上沉积第一有机半导体层(3),生成第一电极(4)和分配给第一电极(4)的用于电绝缘的电极绝缘体(5),在第一有机半导体层(3)和电极绝缘体(5)上沉积第二有机半导体层(6),以及生成第二电极(7),其中所述方法还包括以下步骤中的至少一个:在生成第一电极(4)和电极绝缘体(5)之前在第一有机半导体层(3)上生成第一掺杂材料层(13)使得电极绝缘体(5)与第一电极(4)至少部分地生成在第一掺杂材料层(13)上,并且在生成第二电极(7)之前在第二有机半导体层(6)上生成第二掺杂材料层(14)使得第二电极(7)至少部分地生成在第二掺杂材料层(14)上。此外,提供了一种有机场效应晶体管。
- 一种可低电压擦写的铁电有机晶体管非易失性存储器-201611103212.8
- 王伟 - 吉林大学
- 2016-12-05 - 2019-05-07 - H01L51/05
- 本发明公开了一种可低电压擦写的铁电有机晶体管非易失性存储器,分为底栅和顶栅两类结构;其中,底栅结构从下到上依次由衬底、栅电极、夹心结构的栅介质层、有机半导体层及源漏电极组成;顶栅结构从下到上依次由衬底、源漏电极、有机半导体层、夹心结构的栅介质层及栅电极组成;所述的夹心结构的栅介质层为两层超薄的绝缘薄膜中间夹着超薄的铁电薄膜组成。铁电薄膜能在低的擦写电压下发生极化反转,利于在低电压下进行擦写操作。两层超薄的绝缘薄膜极大的抑制了因使用铁电薄膜而产生的栅泄露电流,能保证存储器的工作稳定性和可靠性。此外,插入在超薄铁电薄膜和有机半导体层之间的超薄绝缘薄膜能提升电荷在沟道内传输的迁移率,利于提升存储器的工作频率。
- 专利分类
H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L51-00 使用有机材料作有源部分或使用有机材料与其他材料的组合作有源部分的固态器件;专门适用于制造或处理这些器件或其部件的工艺方法或设备
H01L51-05 .专门适用于整流、放大、振荡或切换且并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的;具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的电容器或电阻器
H01L51-42 .专门适用于感应红外线辐射、光、较短波长的电磁辐射或微粒辐射;专门适用于将这些辐射能转换为电能,或者适用于通过这样的辐射进行电能的控制
H01L51-50 .专门适用于光发射的,如有机发光二极管
H01L51-52 ..器件的零部件
H01L51-54 .. 材料选择