本发明专利技术涉及有机存储器，基于自组装材料，具有非挥发存储效应。所述有机存储器包括上、下电极和置于上、下电极之间的功能层，所述功能层包括相互隔离的上、下有机半导体层和上、下有机半导体层中间的烷基三氯硅烷自组装分子层，所述烷基三氯硅烷自组装分子层与上、下有机半导体层相接触。作为优选方案，所述烷基三氯硅烷中烷基的碳原子数为３－１２，更优选为６－１２，最优选为辛烷基三氯硅烷。由于烷基三氯硅烷自组装分子层与有机半导体层界面处的陷阱电荷，能够起到对自组装材料层的势垒性质的调控，从而使得电荷穿越过这一势垒层的几率改变，最终得到具有电学存储效应的器件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种交叉点结构的有机存储器。
技术介绍
近年来，自组装分子材料已经被广泛的应用于有机电子器件，起到对器件的各界 面的修饰和功能化，并且已经得到了性能大幅度提高的器件。值得注意的是，自组装分子 材料通常可以形成厚度仅为几个纳米的薄层，而电荷可以通过隧穿或者跳跃传输而穿越过 这一层，因而理论上通过调制这一超薄的自组装分子层的势垒特性，可以实现存储器效应 (即同一外加电压的情况下，器件能够呈现出高低电导状态，并分别定义为“1”和“0”状 态)。此外，由于自组装分子材料的多样性以及分子结构的可控性，使得基于自组装分子材 料作为引发存储器效应的器件具有良好的开发前景。
技术实现思路
本专利技术提供一种有机存储器，基于自组装材料，具有非挥发存储效应。所述有机存储器包括上、下电极和置于上、下电极之间的功能层，所述功能层包括 相互隔离的上、下有机半导体层和上、下有机半导体层中间的烷基三氯硅烷自组装分子层， 所述烷基三氯硅烷自组装分子层与上、下有机半导体层相接触。作为优选方案，所述烷基三氯硅烷中烷基的碳原子数为3-12，更优选为6-12，最 优选为辛烷基三氯硅烷(以下简称OTS)。所述有机半导体层和自组装分子层采用本领域公知的方法制备得到。优选的有机 半导体层为红荧烯薄膜。自组装分子层可采用采用真空气相沉积法得到，优选的自组装分 子层的生长时间为2-6h。红荧烯与OTS均为公知公用的物质，具体结构分别如式(a)、(b)所示 Oη(a)αI^a(b)所述上、下电极采用公知结构，如均为金属电极(如金电极)，具体材质应与器件 材料匹配。所述有机存储器为交叉点结构。在有机存储器的研究领域，具有交叉点结构的器件是备受关注的器件类型之一，这主要是由于其简单的结构、简易的制备方法，并在今后有 望实现加工成本低廉的器件。作为公知常识，所述有机存储器还包括衬底，衬底位于下电极下方，衬底材料可由 本领域技术人员根据实际要求进行选择。由于烷基三氯硅烷自组装分子层很薄，厚度不大于5nm，其与有机半导体层界面处 的陷阱电荷，能够起到对自组装材料层的势垒性质的调控，从而使得电荷穿越过这一势垒 层的几率改变，最终得到具有电学存储效应的器件。作为本专利技术的改进，所述有机存储器还包括绝缘阻挡层，所述绝缘阻挡层为不连 续薄膜，位于烷基三氯硅烷自组装分子层和上有机半导体层之间，烷基三氯硅烷和上有机 半导体层在不连续薄膜的孔隙处接触。所述绝缘阻挡层优选为LiF薄膜。作为进一步优选 方案，所述LiF薄膜厚15nm。当自组装分子层存在缺陷，不能完全覆盖下有机半导体层时，直接在自组装分子 层上形成上有机半导体层时，上有机半导体层可能会渗透通过缺陷区域，直接与下有机半 导体层相接触，从而导致漏电流的产生。在自组装分子层的上方还设有绝缘阻挡层，可以起 到填补自组装层中缺陷的作用，以防止自组装层中缺陷而导致的较大的漏电流。此绝缘阻 挡层在自组装分子层上形成的是非连续性的薄膜，在薄膜的孔隙处上有机半导体层可以渗 透，与自组装材料相接触，从而形成自组装材料与有机半导体层之间的界面结构，通过电荷 穿越，实现电学存储器效应。我们优选氟化锂LiF作为此处的绝缘材料，可以形成由纳米颗 粒构成的不连续薄膜，而纳米颗粒之间有机半导体材料仍然可以渗透。申请人:基于自组装分子层作为超薄势垒，设计了有机存储器。器件中所体现出的 电学双稳态效应，是电学存储器的典型特性，并且此效应来自于作为超薄势垒层的自组装 分子层，可以通过界面陷阱电荷而受到调控通过外加电压，使得自组装分子层与有机半导 体层的界面处产生陷阱电荷，从而降低自组装分子层的势垒高度，使得通过器件的电流密 度发生明显改变。本专利技术结构简单、新颖，而且器件性能优良，制备方法简易、成本低廉，并 且由于自组装分子层的多样性使得此类器件具有良好的开发前景。附图说明图1是原子力显微镜(以下简称AFM)表面形貌图和相图；图2是有机存储器的结构图；图3是图2中虚线方框内所示功能区域的细节图；图4是实施例1和2所得有机存储器的电学性能图；图5是实施例1中不同的OTS生长时间所得有机存储器的电学性能图；图6是实施例4所得有机存储器的电学性能图。具体实施例方式以下实施例中，电流-电压曲线的测量是在惰性气体保护下，采用电流源测量表 Keithley2611 进行。实施例11)以附有300nm厚度的二氧化硅的硅片作为衬底，利用掩模板，通过真空热蒸发的方法在衬底上形成50nm厚度的条形金电极作为下电极；2)通过真空热蒸发的方法，在带有条形金电极的衬底上蒸镀一层厚度为50nm的 有机小分子半导体红荧烯薄膜作为下半导体层；3)将样品放在一个密封的腔体内，腔体内另外放一个小瓶子，瓶子内含有自组装 分子材料0TS。将腔体抽真空，这时小瓶子内的单分子材料会低压下气相挥发，从而生长在 有机半导体层上，形成OTS自组装分子层。控制OTS 自组装分子层的生长时间。4)通过热蒸镀的方法在样品上淀积15nm厚度的LiF ；5)再在样品上蒸镀一层50nm厚的有机小分子半导体红荧烯薄膜作为上半导体 层；6)通过掩模板，在样品上热真空蒸镀厚度为50nm的条形金电极作为上电极，和步 骤1)中的电极形成交叉状，得到的有机存储器结构如图2所示，在衬底上依次布置有下电 极2、下半导体层4、OTS自组装分子层5、LiF层6、上半导体层3、上电极1。实施例21)以附有300nm厚度的二氧化硅的硅片作为衬底，利用掩模板，通过真空热蒸发 的方法在衬底上形成50nm厚度的条形金电极作为下电极；2)通过真空热蒸发的方法，在带有条形金电极的衬底上蒸镀一层厚度为50nm的 有机小分子半导体红荧烯薄膜作为下半导体层；3)将样品放在一个密封的腔体内，腔体内另外放一个小瓶子，瓶子内含有自组装 分子材料0TS。将腔体抽真空，这时小瓶子内的单分子材料会低压下气相挥发，从而生长在 有机半导体层上，形成OTS自组装分子层。整个过程需要六个小时。4)再在样品上蒸镀一层50nm厚的有机小分子半导体红荧烯薄膜作为上半导体 层；5)通过掩模板，在样品上热真空蒸镀厚度为50nm的条形金电极作为上电极，和步 骤1)中的电极形成交叉状，得到的有机存储器结构为在衬底上依次布置有下电极、下半 导体层、OTS自组装分子层、上半导体层、上电极。实施例3制备过程同实施例1，不同之处在于LiF薄膜的厚度为20nm。图1中(a)和(b)是实施例1-3中所得纯净的有机半导体层红荧烯薄膜表面的AFM 表面形貌图和相图；(c)和(d)是红荧烯薄膜表面通过六小时真空气相方法生长OTS的AFM 表面形貌图和相图，可以清楚的看到OTS自组装分子层在红荧烯表面上形成。同时，可以发 现在OTS层中有自组装分子覆盖不完全的区域，而我们通过蒸镀淀积一层15nm的LiF，填补 OTS层中的缺陷，即自组装分子覆盖不完全的区域，能够避免器件漏电流的产生。图(e)是 实施例1步骤4)热蒸镀LiF层的AFM图片，可以发现，LiF层是由纳米颗粒组成，因此上一 层的红荧烯薄膜在蒸镀初期时将会在LiF颗粒间隙之间的区域沉积并形成不连续的岛状 结构(这里我们无法给出相应结构的显微图，其尺寸已经超出仪器精度，这一点可以通过 文献佐证)。图4给出了实施例1所得有机存储器(0T本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机存储器，包括上、下电极和置于上、下电极之间的功能层，其特征在于所述功能层包括相互隔离的上、下有机半导体层和上、下有机半导体层中间的烷基三氯硅烷自组装分子层，所述烷基三氯硅烷自组装分子层与上、下有机半导体层相接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施毅，李昀，邱旦峰，曹立强，潘力嘉，濮林，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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