一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器及其制备方法，属于半导体行业存储器技术领域。利用聚合物材料和绝缘材料分别溶于低沸点溶剂并混合旋涂至衬底表面，再经过退火以后形成纳米阵列，作为电荷俘获层应用于有机场效应晶体管存储器，进而提高存储器件的迁移率和稳定性；本发明专利技术可以有效的应用于各类可溶性小分子和聚合物材料，使其简单快速的形成纳米阵列。本发明专利技术通过简单的制备手段改进器件的电荷俘获层，使其迁移率、存储密度、和稳定性得到很大提升；并且降低了器件制备成本，便于推广、应用。

A kind of FET memory based on nano array and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器及其制备方法
本专利技术属于半导体行业存储器
，具体涉及一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器及其制备方法。
技术介绍
迄今为止，基于无机材料的电子器件由于其高性能和稳定性已经在电子器件市场中占主导地位。然而，基于无机的电子器件在下一代电子器件中遇到许多困难，这些器件需要超小的特征尺寸和灵活的属性。为了克服这些限制，基于有机材料的有机电子器件被认为是一个很好的替代方案，有机材料具有来源广，易于加工，低成本，可以大面积制备等优点，有望用于下一代电子器件的制备。近年来，人们在有机场效应晶体管（OFET），有机发光二极管（OLED）和有机光伏器件（OPV）等有机电子器件方面不断取得突出的研究进展，使得器件越发接近实际应用水平。作为有机电子学领域不可或缺的重要部分之一，有机场效应晶体管存储器因其具有非易失性读取，易于集成，可与各种衬底兼容等优点，受到社会的广泛关注。许多研究者致力于提高晶体管存储器的存储性能，包括存储窗口，电荷存储密度，电流开关比，维持时间稳定性和耐受性等。目前，常见的有机场效应晶体管存储器主要有三类，分别是浮栅型，铁电型和聚合物驻极体型，其研究都已经取得了极大的进展。然而，传统的有机场效应晶体管存储器通常是非极性存储，这意味着其只能俘获电子或者空穴，难以实现大容量存储，与单极性有机场效应晶体管存储器相比，双极性有机场效应晶体管存储器由于其可以同时俘获电子和空穴的特殊性质，将具有更大的存储窗口以及稳定性，有利于实现多阶存储，同时也意味着在不增加器件尺寸的基础上，可提高每个单元面积存储电荷的密度，提高器件性能。另外，光照已经被证明可以单独作为写入或者擦除方式来实现OFET的存储功能，其在半导体层产生光激子，激子在电场的作用下又被进一步分解为电子和空穴，导致沟道中的电荷密度发生变化，使得阈值电压出现变化。鉴于此，本专利技术通过一种简单的方法制备了独立分散且有序的纳米阵列作为电荷俘获层，并将其用于有机场效应晶体管存储器中，提高了器件的开关比、迁移率，降低了阈值电压，最终要的是，提高了器件的存储性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种面向多用户物理层安全通信的用户调度与功率分配优化方法，解决当下有机场效应晶体管存储器所存在的系列问题，包括在制备方面所存在的工艺复杂，流程繁琐等技术问题以及在性能方面的迁移率低，开关不低，阈值电压高，稳定性差以及耐受性差。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，从上至下依次包括源漏电极、有机半导体、纳米阵列、栅绝缘层和衬底。进一步的，源、漏电极材料是铜，厚度为30-40nm，沟道长度是100-150μm（微米），宽度是1500-2000μm。进一步的，有机半导体层为并五苯，厚度是50-60nm。进一步的，栅绝缘层为SiO2或者氧化铝，厚度为50-300nm。进一步的，衬底为高掺杂硅片、玻璃片或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。进一步的，纳米阵列为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯基咔唑材料。相应的，本专利技术还提供了一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器制备方法，其特征是，包括以下过程：第一步：将聚合物材料和绝缘材料分别溶于低沸点溶剂，并分别进行超声；第二步：将超声后得到的绝缘材料溶液和聚合物材料溶液进行混合；第三步：在衬底上面依次制备栅电极和栅绝缘层得到基片；然后对基片进行超声清洗及烘干；第四步：将基片放入紫外臭氧环境中处理；第五步：在处理好的基片上旋涂第二步所得到的混合溶液，然后将旋涂后的基片进行退火处理，得到纳米阵列薄膜；第六步：在第五步得到的基片上面依次蒸镀有机半导体层和源、漏电极。进一步的，聚合物材料为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯基咔唑。进一步的，绝缘材料为四甲基哌啶醇。进一步的，绝缘材料溶液和聚合物材料溶液按照体积比1:1-10:1进行混合。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术应用简单的溶液旋涂法旋涂薄膜，并在退火后得到纳米阵列，再将其应用于有机场效应晶体管存储器，得到性能良好的存储器件，具有很强的普适性。附图说明图1为本专利技术所述叠层有机场效应晶体管存储器的结构示意图；图2为实施例1中纳米阵列AFM示意图；图3为实施例1中有机半导体层AFM示意图；图4为实施例1中基于纳米阵列有机场效应晶体管存储器转移曲线；图5为实施例1中基于纳米阵列有机场效应晶体管存储器输出曲线；图6为实施例1中基于纳米阵列有机场效应晶体管存储器的存储转移曲线；图7为实施例1中基于纳米阵列有机场效应晶体管存储器的维持时间曲线；图8为实施例1中基于纳米阵列有机场效应晶体管存储器的“写入-读取-擦除-读取”特性曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，从上至下依次包括源漏电极、有机半导体、纳米阵列、栅绝缘层和衬底。相应的，本专利技术的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器的制备方法，其具体制备方法如下：第一步：将聚合物材料和绝缘材料分别溶于低沸点溶剂，浓度为3-5mg/ml，超声2h，得到澄清透明的溶液；聚合物材料为PVP(聚乙烯吡咯烷酮)或PVK（聚乙烯基咔唑），绝缘材料为TMP（四甲基哌啶醇）。低沸点溶剂为甲苯、氯仿或氯苯。第二步：将超声后得到的绝缘材料溶液和聚合物材料溶液按照体积比5:1混合，再静置12h；第三步：选择合适的衬底，在上面依次制备栅电极和栅绝缘层，栅绝缘层厚度为50-300nm，得到基片。然后用丙酮、乙醇、去离子水、依次对基片进行超声清洗15min，再用高纯氮气将表面液体吹干，随后放入120℃烘箱中，时间为30min，以保证基片表面干燥。第四步：将烘干的基片放入紫外臭氧环境中处理5-10min；第五步：在第五步处理好的基片上旋涂第二步处所得到的混合溶液，旋涂过程中，旋转速度为3000rpm，时间是30s，然后将旋涂后的基片放入80℃的烘箱中，共计15min，进行退火处理，得到纳米阵列薄膜；第六步：在第五步得到的基片上面依次蒸镀有机半导体层和源、漏电极。实施例1本专利技术实施例为一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其结构示意图如图1所示，从上至下依次包括：源、漏电极；有机半导体层；纳米阵列；栅绝缘层；衬底。源、漏电极材料是铜，厚度为30-40nm（纳米），沟道长度是100-150μm（微米），宽度是1500-2000μm，制备方法采用真空蒸镀。有机半导体层为并五苯，厚度是50-60nm。栅绝缘层为SiO2或者氧化铝，厚度为50-300nm。衬底为高掺杂硅片、玻璃片或者PET（塑料的材质，聚对苯二甲酸乙二醇酯）。纳米阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，从上至下依次包括源漏电极、有机半导体、纳米阵列、栅绝缘层和衬底。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，从上至下依次包括源漏电极、有机半导体、纳米阵列、栅绝缘层和衬底。


2.根据权利要求1所述的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，源、漏电极材料是铜，厚度为30-40nm，沟道长度是100-150μm，宽度是1500-2000μm。


3.根据权利要求1所述的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，有机半导体层为并五苯，厚度是50-60nm。


4.根据权利要求1所述的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，栅绝缘层为SiO2或者氧化铝，厚度为50-300nm。


5.根据权利要求1所述的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，衬底为高掺杂硅片、玻璃片或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。


6.根据权利要求1所述的一种基于纳米阵列的有机场效应晶体管存储器，其特征是，纳米阵列为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯基咔唑材料。


7.一种基于纳米阵列的有机场...

【专利技术属性】
技术研发人员：仪明东，李宇，曹克阳，郭云，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32