基于雙金屬納米顆粒懸浮柵極的有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器研究.pdf

1、近年來，伴隨著有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展，有機(jī)電子器件已成為人們廣泛研究的熱點。有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池、有機(jī)場效應(yīng)晶體管以及基于有機(jī)場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器等有機(jī)電子器件的研究均取得了長足的進(jìn)展。有機(jī)場效應(yīng)晶體管及基于其結(jié)構(gòu)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(biāo)簽、智能卡片以及傳感器陣列等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。很多高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料在載流子遷移率等物

2、理參數(shù)方面已能達(dá)到傳統(tǒng)非晶硅的水平，這使得有機(jī)場效應(yīng)晶體管及基于其結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器的廣泛應(yīng)用成為可能。由于具有非破壞性讀取方式、可靠的數(shù)據(jù)存儲以及與邏輯電路架構(gòu)相兼容等優(yōu)點，有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器已成為未來有機(jī)快閃存儲器集成電路基本單元的有力競爭者。基于有機(jī)場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器其數(shù)據(jù)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(jī)半導(dǎo)體層中導(dǎo)電溝道的調(diào)制。目前，主要采用三種方式對有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的導(dǎo)

3、電溝道進(jìn)行調(diào)制：鐵電柵介質(zhì)材料的剩余極化強(qiáng)度；聚合物駐極體柵介質(zhì)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(jī)場效應(yīng)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(jù)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(jù)態(tài)和非占據(jù)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(jī)場效應(yīng)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(jī)場效應(yīng)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(jī)場效應(yīng)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(fù)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(fù)向閾值電壓偏移。之后，我們進(jìn)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(yīng)----同時具有更大的正向閾值電壓偏移和負(fù)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(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器。結(jié)合實驗結(jié)果，我們提出了表面偶極增強(qiáng)誘導(dǎo)功函數(shù)變化的物理模型，成功地解釋