一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件及其制备方法。所述存储器件从下至上依次包括白云母衬底、底栅电极、氧化铝绝缘层、有机聚合物聚α‑甲基苯乙烯储存层、有机小分子并五苯有源层和源漏电极；所述白云母衬底的厚度为1~20μm；所述氧化铝绝缘层的厚度为20~40nm；所述有机聚合物α‑甲基苯乙烯储存层的厚度为10~20nm。本发明专利技术提供的存储器件不仅柔性耐弯曲，还具备白云母衬底相媲美于硅基衬底的耐高温以及平整度的特性，具有操作电压低、擦写脉冲宽度小的优点，在信息存储，柔性电子学等领域具有广泛的应用前景。

A Flexible Organic Nonvolatile Memory Device Based on Low Voltage and High Speed Writing on Muscovite Substrate and Its Preparation Method

The invention relates to a flexible organic non-volatile memory device based on low-voltage and high-speed rubbing on Muscovite substrate and a preparation method thereof. The memory device comprises a Muscovite substrate, a bottom gate electrode, an alumina insulating layer, an organic polymer poly alpha methylstyrene storage layer, an organic small molecule pentacene active layer and a source-drain electrode from bottom to top; the thickness of the Muscovite substrate is 1-20 um; the thickness of the alumina insulating layer is 20-40 nm; and the thickness of the organic polymer alpha methylstyrene storage layer is 1. 0~20nm. The memory device provided by the invention not only has flexibility and bending resistance, but also has the characteristics of high temperature resistance and smoothness of Muscovite substrates comparable to silicon substrates. It has the advantages of low operating voltage and small widths of erase pulses, and has wide application prospects in the fields of information storage, flexible electronics, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件及其制备方法
本专利技术属于柔性有机电子学
，具体涉及一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件及其制备方法。
技术介绍
相对于传统的硅基电子器件，柔性有机电子器件具有质量轻、可低温集成、可柔性和可任意形状大面积制造等优点，如有机场效应晶体管、有机太阳能电池、传感器、有机发光二极管等。经过近几年的发展，虽然在各种存储器体系的存储机制、器件性能等方面已取得了重要进展，但是还存在有待解决的问题，器件的稳定性和可靠性仍然需要提高。为了实现未来柔性电路中可以应用的高性能有机存储器件，降低工作电压和提高长期稳定性是学术界和工业界面临的一个巨大的挑战。越来越多的研究人员投身于柔性有机非易失性存储器的研究。但是所有的报道都是采用了柔性的塑料薄摸衬底，虽然存储器柔性可弯折，但其耐高温性以及表面平整度还比不上基于硅基衬底，不利于高质量的绝缘层氧化物薄膜的生长，并且塑料本身具有抗氧化性差和已损坏的特点进一步限制柔性有机非易失性存储器的应用。因此，既要具备柔性耐弯折以实现低电压和高速擦写，提高耐受性和长期稳定性，又要具备相媲美于硅基衬底的耐高温以及平整度的特性，是发展柔性有机非易失性存储器急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中柔性有机非易失性存储器无法兼具柔性耐弯折以实现低电压和高速擦，和较好的耐高温及平整度的缺陷和不足，提供一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件。本专利技术提供的存储器件不仅柔性耐弯曲，还具备白云母衬底相媲美于硅基衬底的耐高温以及平整度的特性，具有操作电压低、擦写脉冲宽度小的优点，在信息存储，柔性电子学等领域具有广泛的应用前景。本专利技术的另一目的在于提供上述存储器件的制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件，从下至上依次包括白云母衬底、底栅电极、氧化铝绝缘层、有机聚合物聚α-甲基苯乙烯储存层、有机小分子并五苯有源层和源漏电极；所述白云母衬底的厚度为1~20μm；所述氧化铝绝缘层的厚度为20~40nm；所述有机聚合物α-甲基苯乙烯储存层的厚度为10~20nm。本专利技术选用白云母作为柔性衬底，使得存储器件具有柔性耐弯曲的优点，并且具有较好的耐高温和平整度特性；另一方面，通过选用氧化铝作为绝缘层，聚α-甲基苯乙烯作为储存层，并五苯作为有源层，并配合底栅电极和源漏电极，使得得到的存储器件具有操作电压低、擦写脉冲宽度小的特性，在信息存储，柔性电子学等领域具有广泛的应用前景。优选地，所述白云母衬底的厚度为5~10μm。更为优选地，所述白云母衬底的厚度为10μm。本领域常规的底栅电极和源漏电极均可用于本专利技术中。优选地，所述底栅电极为金电极、铝电极、银电极或铂电极；所述源漏电极为金电极、铝电极、银电极或铂电极。本专利技术的专利技术人通过研究发现，氧化铝厚度越小，在同一扫描电压下，存储窗口越大。但是当氧化铝厚度小于20nm时，漏电增大，存储效应显著下降。因此，当氧化铝厚度为20nm时存储效应最为明显。优选地，所述氧化铝绝缘层的厚度为20nm。本专利技术的专利技术人通过研究发现，聚α-甲基苯乙烯的厚度越小，在同一扫描电压下，存储窗口越大。不过当聚α-甲基苯乙烯厚度小于10nm时，存储效应显著下降。因此，当聚α-甲基苯乙烯厚度为10nm时存储效应最为明显。优选地，所述有机聚合物聚α-甲基苯乙烯储存层的厚度为10~14nm。更为优选地，所述有机聚合物聚α-甲基苯乙烯储存层的厚度为10nm。优选地，所述有机小分子并五苯有源层的厚度为30~50nm。更为优选地，所述有机小分子并五苯有源层的厚度为40nm。本专利技术中底栅电极和源漏电极的厚度为本领域的常规厚度。优选地，所述底栅电极的厚度为15~40nm；所述源漏电极的厚度为20~100nm。上述述存储器件的制备方法，包括如下步骤：S1：在白云母衬底上生长底栅电极，然后沉积三氧化铝作为绝缘层，然后依次进行退火处理和UV/O3表面活化处理；S2：在所述绝缘层上旋涂聚α-甲基苯乙烯溶液得有机聚合物聚α-甲基苯乙烯储存层；S3：制备有源层：在聚α-甲基苯乙烯薄膜上沉积并五苯作为有源层；S4：制备源漏电极：在并五苯上沉积金属作为源漏电极。本专利技术提供的制备方法工艺简单，制备得到的存储器件兼具柔性耐弯曲特性和耐高温及较好的平整度特性。优选地，S1中在臭氧条件下对三甲基铝进行脉冲沉积即得到所述绝缘层。更为优选地，所述脉冲的条件为：以臭氧和三甲基铝为反应前驱体，其中臭氧的脉冲时间为0.3~0.7s，三甲基铝的脉冲时间为0.01~0.03s，等待时间为8~15s，三甲基铝和臭氧的脉冲总循环数为80~360次，衬底温度为80~300℃。优选地，S2中所述聚α-甲基苯乙烯溶液为聚α-甲基苯乙烯的甲苯溶液，所述聚α-甲基苯乙烯的甲苯溶液中聚α-甲基苯乙烯的质量浓度为0.05~0.5%。上述存储器件在信息存储和柔性电子学领域中的应用也在本专利技术的保护范围内。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术选用白云母作为柔性衬底，使得存储器件具有柔性耐弯曲的优点，并且具有较好的耐高温和平整度特性；另一方面，通过选用氧化铝作为绝缘层，聚α-甲基苯乙烯作为储存层，并五苯作为有源层，并配合底栅电极和源漏电极，使得得到的存储器件具有操作电压低、擦写脉冲宽度小的特性，在信息存储，柔性电子学等领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的柔性白云母/金栅电极/氧化铝/聚α-甲基苯乙烯/并五苯/源漏金电极结构的非易失性存储器件的示意图；图2为本专利技术实施例1提供的存储器件的漏极电流绝对值-栅极电压脉冲擦写曲线图；图3为本专利技术提供的存储器件在10nm聚α-甲基苯乙烯条件下不同氧化铝厚度（实施例1~3）的存储窗口-栅极电压示意图；图4为本专利技术提供的存储器件在20nm氧化铝条件下不同聚α-甲基苯乙烯厚度（实施例4~8）的存储窗口-栅极电压示意图；图5和图6为本专利技术实施例1提供的存储器件的柔性弯曲特性示意图。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本专利技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本专利技术所要求保护的范围。实施例1本实施例提供一种基于白云母衬底的柔性有机非易失性的存储器件，其结构为柔性白云母作为衬底1，金作为底栅电极2，氧化铝为绝缘层3，聚α-甲基苯乙烯存储层4，并五苯为有源层5，金源漏电极6的叠层结构。在本实施例中，衬底厚度为10μm的白云母衬底，底栅电极2为20nm的金薄膜，存储层4为质量浓度为0.1%的聚α-甲基苯乙烯的甲苯溶液旋涂下得到10nm的聚α-甲基苯乙烯薄膜，有源层5为40nm的并五苯，源漏电极为40nm的金。绝缘层3为厚度为20nm的氧化铝。该存储器件的制备方法如下：S1：在清洗干净的衬底上沉积栅电极具体地，选取15×15mm的柔性白云母，用胶带或刀片将其分离剥离成厚度为10μm的衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件，其特征在于，从下至上依次包括白云母衬底、底栅电极、氧化铝绝缘层、有机聚合物聚α‑甲基苯乙烯储存层、有机小分子并五苯有源层和源漏电极；所述白云母衬底的厚度为1~20μm；所述氧化铝绝缘层的厚度为20~40nm；所述有机聚合物α‑甲基苯乙烯存储层的厚度为10~20nm。

【技术特征摘要】
1.一种基于白云母衬底的低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件，其特征在于，从下至上依次包括白云母衬底、底栅电极、氧化铝绝缘层、有机聚合物聚α-甲基苯乙烯储存层、有机小分子并五苯有源层和源漏电极；所述白云母衬底的厚度为1~20μm；所述氧化铝绝缘层的厚度为20~40nm；所述有机聚合物α-甲基苯乙烯存储层的厚度为10~20nm。2.根据权利要求1所述存储器件，其特征在于，所述白云母衬底的厚度为5~10μm。3.根据权利要求1所述存储器件，其特征在于，所述底栅电极为金电极、铝电极、银电极或铂电极；所述源漏电极为金电极、铝电极、银电极或铂电极。4.根据权利要求1所述存储器件，其特征在于，所述氧化铝绝缘层的厚度为20nm。5.根据权利要求1所述存储器件，其特征在于，所述有机聚合物聚α-甲基苯乙烯储存层的厚度为10~14nm。6.根据权利要求1所述存储器件，其特征在于，所述有机小分子并五苯有源层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆旭兵，何惠欣，何宛兒，
申请(专利权)人：肇庆市华师大光电产业研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44