用于存储应用的材料和单元结构制造技术

本发明专利技术涉及用于存储应用的组合物，涉及包含上述组合物和两个电极的存储单元，并且另外涉及生产微电子元件的方法和本发明专利技术的组合物在生产这些微电子元件中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于存储应用的组合物，涉及包含上述组合物和两个电极的存储单元，并且另外涉及生产微电子元件的方法和本专利技术的组合物在生产这些微电子元件中的应用。有机半导体的电子和光电子应用包括发光二极管、场效应晶体管、开关存储装置、存储元件、逻辑元件和最后的复合激光。因为工业正从基于材料的电子学向基于分子的电子学转变，对共轭有机化合物中的电压诱导开关现象的考虑呈现出增长趋势，该现象在30多年以前被首次观察到。非易失性和同时快速存储器是许多便携式设备的基本要求，如，例如，便携式电脑、PDA、移动电话、数码相机、HDTV设备等；在这些设备中，在开启时不应需要引导过程而在突然断电时应不会导致数据丢失。除了具有铁电特性的材料或由磁隧道结(MTJs)组成的存储元件之外，能在两种稳态间可逆地改变其电阻(阻抗效应)的材料特别适用于非易失性存储器。可通过电流检测两种不同的电阻值。例如与具有铁电效应的存储器相比，阻抗存储器的另外的优点是其存储状态不随读出而被清除并无需被重写。与由多个复杂的层状序列组成的MTJs组成的存储元件相比，含阻抗材料的存储元件具有非常简单的结构。在可用作存储元件的开关装置内，在相同的外加电压下观察到两个不同导电状态。这两个不同导电状态对于直至一定量的电压是稳定的并可以在超出这些阈电压时从一种导电状态转换到另一种导电状态。在这两种不同导电状态间的可逆正反转换通常通过电压的电极反转实现，电压的大小必需比相应的阈电压稍微大一些。为了检测这两种不同的导电状态，即，为了测定电阻，外加电压必须低于阈电压以防止向另一种状态的转化。讨论了一些可能的机制以解释这两种状态的存在。在薄蒽膜和基于铬掺杂无机氧化物膜的结构中观察到的导电状态被归结为在强电场下被填充的阱的存在，这导致经丝状状态的高电荷载体迁移率。在一种复合三层结构中，在两个活性有机层之间引入一个额外的金属层以存储电荷并提供高电导率开关(两种状态间的电流比，开关＝106)。在这些高性能装置中，其中开关机构是个庞大的部件，其向分子大小级别的小型化受到限制。在单层分子开关装置中，开-关(ON-OFF)比通常较低(50-80)而且记忆仅持续数分钟(在硝胺基系统中约15分钟)。高导电状态的来源归结于由分子电解还原导致的共轭修饰。提高开-关比的方法包括增加开状态的电流或减小关状态的电流。为了产生具有极低电导率的关状态的分子，现有技术选择了分子整个表面上分布有电子受体基团的玫瑰红(RoseBengal)。在缺少供体基团时，苯环中电子分布的密度降低，分子内共轭受到极大影响。出版物“Large conductance switching and memory effects in organicmolecules for data-storage applications”，A.Bandyopadhyay等，AppliedPhysics Letters，卷82，No.8,2003年2月24日，报道了通过恢复分子的共轭用玫瑰红的电导作开关，其具有高开-关比。存储效应还在能使这些结构用于数据存储应用的装置中描述。利用其中公开的装置，有可能对状态进行写或清除和读取的多次循环。在开关装置中，活性半导体保持其导电状态直到一个闭锁电压清除了该状态。所致高导电状态归因于由电解还原导致的分子内共轭的恢复。相比于同时代的开关装置，单层三明治结构中如此高的开-关比归因于关状态下的低蠕变(creep)或渗漏电流。在超分子结构中通过向分子中加入供体基团而证实了共轭恢复的概念，这导致关状态下增强的电流和其所致的低开-关比。上述文献显示了选择有机分子以在分子开关装置内获得高开-关比的几个一般性实例。据此，本专利技术的目的是提供一种材料，它可在不同电阻率的两种稳定状态间转换，因此可用作非易失性存储器。本专利技术另一个目的是提供一种用于上述目的的材料，它可用常规的微电子学方法加工，诸如，例如，旋涂，并通过使用用于微电子学的电极进行转换。本专利技术另一个目的是提供作为非易失性存储器的有机材料，该材料在低电压下转换。这些目的通过独立权利要求的主题来实现。由从属权利要求得到优选的实施方案是显而易见的。如上所讨论，从原理上已知有机材料可以用作非易失性存储器。然而在上述A.Bandyopadhyay等发表的文献(Applied Physics Letters，卷82，No.8，2003年2月24日)中，描述了一种材料，它需要非常不方便的加工方法(真空中炉处理数小时)，而且依赖于氧化铟锡电极并且只在≥3V的电压下转换(参见例如A.Bandyopadhyay等的图5)。因此，本专利技术的材料具有特别的优势，它可以在低至≤1V的电压下转换。这由本专利技术通过提供一种用于存储应用的新材料而实现，所述材料包含单体M1和另外的单体M2和/或M3。本专利技术具体涉及下列方面和实施方案按照第一方面，本专利技术涉及一种用于存储应用的组合物，其包含下列组分a)单体M1，如下式1所示 式1其中R1、R2、R3和R4各自独立地是H、F、Cl、Br、I、OH、SH、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、O-烷基、O-链烯基、O-炔基、S-烷基、S-链烯基、S-炔基、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、O-杂芳基或S-杂芳基、-(CF2)n-CF3、-CF((CF2)nCF3)2、-Q-(CF2)n-CF3、-CF(CF3)2或-C(CF3)3；并且n＝从0到10；b)单体M2和/或M3，如下式2和3所示 式2 式3其中R9、R10、R11和R12各自独立地是F、Cl、Br、I、CN、NO2、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、O-烷基、O-链烯基、O-炔基、S-烷基、S-链烯基、S-炔基、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、O-杂芳基、S-杂芳基、芳烷基或芳基羰基；其中Q是-O-或-S-。按照本专利技术，单体M1和M2、M1和M3或M1、M2和M3的组合因此是可能的。按照一个优选实施方案，在式1中，R1、R2、R3和R4各自独立地是取代的或未取代的烷基、O-烷基、S-烷基、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、O-杂芳基或S-杂芳基。式2和/或式3中，R9、R10、R11和R12，各自独立地，优选是Cl、CN或NO2。式2和/或式3中的R9、R10、R11和R12，各自独立地，特别优选地是 四硫富瓦烯(tetrathiofulvalene)(R1-R4＝H)是特别优选的M1单体而氯醌(R9和R10＝Cl)是特别优选的M2单体。如本文所用，术语“烷基”包括含1-10个、特别优选1-6个碳原子的直链和支链烷基基团以及环烷基基团。如本文所用，术语“链烯基，炔基”同样分别涉及直链和支链链烯基和炔基基团，包含1-10个、特别优选1-6个碳原子。如本文所用，术语“芳基”涉及并包括芳族烃基，优选含有6-18个、特别优选6-10个碳原子。按照特别优选的实施方案，本专利技术的组合物此外还包含一种聚合物材料。单体M1、M2和/或M3与所述聚合物材料在一种常规的、适合的溶剂中配制，然后对此制剂通过例如旋涂进一步加工，没有问题。此处优选的聚合物材料是聚醚、聚醚砜、聚醚硫化物、聚醚酮、聚喹啉、聚喹喔啉、聚苯并噁唑、聚苯并咪唑、聚甲基丙烯酸酯或聚酰亚胺，包括它们的前体，以及它们的混合物和共聚物。如在本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于存储应用的组合物，其包含下列组分：ａ）由下式１表示的单体Ｍ１，＊＊＊式１其中Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］和Ｒ↓［４］彼此独立地是Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＯＨ、ＳＨ、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、Ｏ－ 烷基、Ｏ－链烯基、Ｏ－炔基、Ｓ－烷基、Ｓ－链烯基、Ｓ－炔基、芳基、杂芳基、Ｏ－芳基、Ｓ－芳基、Ｏ－杂芳基或Ｓ－杂芳基、－（ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］－ＣＦ↓［３］、－ＣＦ（（ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］ＣＦ↓［３］）↓［２］、－Ｑ－（ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］－ＣＦ↓［３］、－ＣＦ（ＣＦ↓［３］）↓［２］或－Ｃ（ＣＦ↓［３］）↓［３］；并且ｎ＝０－１０；ｂ）单体Ｍ２和／或Ｍ３，如下式２和３所示：＊＊＊其中Ｒ↓［９］、Ｒ↓［１０］、Ｒ↓［１１］和Ｒ↓［１２］彼 此独立地是Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＮＯ↓［２］、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、Ｏ－烷基、Ｏ－链烯基、Ｏ－炔基、Ｓ－烷基、Ｓ－链烯基、Ｓ－炔基、芳基、杂芳基、Ｏ－芳基、Ｓ－芳基、Ｏ－杂芳基、Ｓ－杂芳基、芳烷基或芳基羰基；其中Ｑ是 －Ｏ－或－Ｓ－。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-9-30 103 45 403.91.用于存储应用的组合物，其包含下列组分a)由下式1表示的单体M1， 式1其中R1、R2、R3和R4彼此独立地是H、F、Cl、Br、I、OH、SH、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、O-烷基、O-链烯基、O-炔基、S-烷基、S-链烯基、S-炔基、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、O-杂芳基或S-杂芳基、-(CF2)n-CF3、-CF((CF2)nCF3)2、-Q-(CF2)n-CF3、-CF(CF3)2或-C(CF3)3；并且n＝0-10；b)单体M2和/或M3，如下式2和3所示 式2 式3其中R9、R10、R11和R12彼此独立地是F、Cl、Br、I、CN、NO2、取代或未取代的烷基、链烯基、炔基、O-烷基、O-链烯基、O-炔基、S-烷基、S-链烯基、S-炔基、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、O-杂芳基、S-杂芳基、芳烷基或芳基羰基；其中Q是-O-或-S-。2.权利要求1的组合物，在式1中R1、R2、R3和R4彼此独立地是取代的或未取代的烷基、O-烷基、S-烷基、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、O-杂芳基或S-杂芳基。3.按照一个或多个前述权利要求的组合物，在式2和/或式3中R9、R10、R11和R12各自独立地是Cl、CN、或NO2。4.按照权利要求1和2中一个或多个的组合物，在式2和/或式3中R9、R10、R11和R12各自独立地是5.按照一个或多个前述权利要求的组合物，M1是四硫富瓦烯并且M2是氯醌。6.按照一个或多个前述权利要求的组合物，其另外包含聚合物材料。7.权利要求6的组合物，所述聚合物材料选自聚醚、聚醚砜、聚醚硫化物、聚醚酮、聚喹啉、聚喹喔啉、聚苯并噁唑、聚苯并咪唑、聚甲基丙烯酸酯或聚酰亚胺，包括它们的前体，以及它们的混合物和共聚物。8.权利要求6或7的组合物，其另外包含溶剂。...

【专利技术属性】
技术研发人员：R塞齐，A瓦尔特，R恩格尔，A马尔滕贝格尔，J舒曼，
申请(专利权)人：印芬龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]