基于有机场效应晶体管的存储单元、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有机场效应晶体管的存储单元、存储器及其制备方法。该存储单元利用富勒烯材料独特的分子结构，以单层富勒烯薄膜同时作为存储浮栅层和隧穿介质层，避免了在存储单元制备中采用金属或者金属氧化物，降低了器件的制备成本，提高的器件的柔性性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体行业存储器
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节。在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大。传统的基于无机半导体材料的器件和电路很难满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机聚合物、有机小分子等半导体材料的有机集成电路技术在这一趋势下 得到了人们越来越多的关注。有机场效应晶体管存储器在有机电子领域具有广泛的应用前景。目前，基于有机场效应晶体管的存储器以浮栅型存储器为主，浮栅型有机场效应晶体管存储器的结构与普通的有机场效应晶体管类似，不同之处在于浮栅型有机场效应晶体管存储器的绝缘介质层由控制绝缘介质层、存储浮栅层和隧穿绝缘介质层构成，控制绝缘介质层和隧穿绝缘介质层可以由常用的有机绝缘介质构成，而存储浮栅层一般为金属或金属氧化物的纳米晶层。在实现本专利技术的过程中，申请人意识到现有技术存在如下技术缺陷由金属或金属氧化物的纳米晶层形成存储浮栅层柔性性能差。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述缺陷，本专利技术提供了一种，以降低基于有机场效应晶体管存储器的成本，提高其柔性性能。( ニ )技术方案根据本专利技术的ー个方面，提供了一种基于有机场效应晶体管的存储单元。该存储単元包括导电衬底；形成于导电衬底上的绝缘介质层；形成于绝缘介质层上的富勒烯层；形成于富勒烯层上的P型有机半导体层；以及形成于P型有机半导体层上方两侧的源极和漏极。优选地，本专利技术存储单元中，富勒烯层为采用自组装法，L-B法或真空蒸镀法沉积的单层富勒烯层。优选地，本专利技术存储单元中，绝缘介质层为采用热氧化法或化学气相沉积法形成的无机绝缘介质层，或采用旋涂法形成的有机绝缘介质层，其厚度介于5nm至I μ m之间。优选地，本专利技术存储单元中，对于P型有机半导体层其厚度介于IOnm至200nm之间；其材料为以下材料中的ー种并五苯层，酞菁化合物层或3-己基噻吩P3HT ;其制备方法为以下方法中的ー种真空蒸镀法或旋涂法。优选地,本专利技术存储单元中，对于源极和漏极其厚度介于IOnm至200nm之间；其材料为金属或有机导体材料；其制备方法为磁控溅射发或喷墨打印法。优选地，本专利技术存储单元中，导电衬底为低电阻率的导电材料；绝缘介质层为采用旋涂法沉积的300nm的聚苯こ烯层；富勒烯层为采用自组装法沉积的单层富勒烯层；P型半导体层为采用真空蒸镀法沉积的50nm的并五苯层；源极和漏极伪采用蒸发法沉积的50nm的铜电极。根据本专利技术的另ー个方面，还提供了一种基于有机场效应晶体管的存储器。该存储器包括读写单元、地址选择単元和若干个上述的存储单元；其中地址选择単元，与若干个存储単元相连，用于选择进行操作的存储单元；读写单元，与地址选择単元和若干个存储单元相连，用于对所选择的存储单元进行置位、复位或编程操作。根据本专利技术的再ー个方面，还提供了一种制备上述存储单元的方法。该方法包括在导电衬底上形成绝缘介质层；在绝缘介质层上形成富勒烯层；在富勒烯层上形成P型有机半导体层；以及在P型有机半导体层上方两侧形成源极和漏扱。 (三)有益效果本专利技术提供的基于有机场效应晶体管的存储单元、存储器利用富勒烯材料独特的分子结构，以单层富勒烯薄膜同时作为存储浮栅层和隧穿介质层，在存储单元制备中避免了采用金属或者金属氧化物，降低了器件的制备成本，提高的器件的柔性性能，并且制备エ艺简单、重复性好、稳定性高。附图说明图I为本专利技术实施例基于有机场效应晶体管的存储单兀的结构不意图；图2为本专利技术实施例制备存储单元方法的流程图；图3-1为图2所示流程图步骤SlO完成后光存储单元的结构示意图；图3-2为图2所示流程图步骤S20完成后光存储单元的结构示意图；图3-3为图2所示流程图步骤S30完成后光存储单元的结构示意图；图3-4为图2所示流程图步骤S40完成后光存储单元的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本专利技术进ー步详细说明。在本专利技术的一个基础实施例中，公开了ー种基于有机场效应晶体管的存储单元。该存储単元包括导电衬底；形成于导电衬底上的绝缘介质层；形成于绝缘介质层上的富勒烯层；形成于富勒烯层上的P型有机半导体层；形成干P型有机半导体层上方两侧的源极和漏极。本实施例提供的基于有机场效应晶体管的存储单元，由于富勒烯的分子结构形似于足球，由P型有机半导体层注入的载流子可以隧穿通过富勒烯结构的表面存储到富勒烯分子的内部或者富勒烯分子与绝缘介质层的界面之中，因此可以单层富勒烯层代替现有技术中存储单元的隧穿介质层和存储浮栅层。本专利技术避免了采用金属或者金属氧化物，降低了存储单元的制备成本，提高了其柔性性能。在本专利技术进一步的实施例中，富勒烯层为采用自组装法，L-B法或真空蒸镀法沉积的单层富勒烯层。此外，在本专利技术优选的实施例中，绝缘介质层为采用热氧化法或化学气相沉积法形成的无机绝缘介质层，或采用旋涂法形成的有机绝缘介质层，其厚度介于5nm至I μ m之间。P型有机半导体层为采用真空蒸镀法或旋涂法形成的并五苯层，酞菁化合物层或3-己基噻吩P3HT层，其厚度介于IOnm至200nm之间。源极和漏极为采用蒸发法，磁控溅射发或喷墨打印法制备的金属电极或有机导体电极，其厚度介于IOnm至200nm之间。根据本专利技术的另ー个方面，还公开了一种基于有机场效应晶体管的存储器。该存储器包括读写单元、地址选择単元和若干上述的存储单元；其中地址选择単元，与若干存储单元相连，用于选择进行操作的存储单元；读写单元，与地址选择単元和若干存储单元相连，用于对所选择的存储单元进行置位、复位或编程操作。根据本专利技术的另ー个方面，还公开了一种制备存储单元的方法。该方法用于制备上述的存储单元，包括在导电衬底上形成绝缘介质层；在绝缘介质层上形成富勒烯层；在富勒烯层上形成P型有机半导体层；在P型有机半导体层上方两侧形成源极和漏扱。该存储器与制备存储単元的方法具有同上述存储单元相同的有益效果，此处不再 赘述。以下将在上述实施例的技术上，给出本专利技术的最优实施例有机场效应晶体管存储单元的实施例和制备有机场效应晶体管的实施例。需要说明的，该最优的实施例仅用于理解本专利技术，并不用于限制本专利技术的保护范围。并且，最优实施例中的特征，在无特别注明的情况下，均同时适用于存储単元、存储器和制备方法，在相同或不同实施例中出现的技术特征在不相互冲突的情况下可以组合使用。图I为本专利技术实施例存储单元的结构示意图。如图I所示，该存储单元包括导电衬底101、绝缘介质层102、有机存储层103、P型有机半导体层104、源极105以及漏极106。其中导电衬底101采用低电阻率的导电材料作为有机场效应管的栅电极。绝缘介质层102为采用热氧化法或化学气相沉积法生长的无机绝缘介质层，或采用旋涂法生长的有机绝缘介质层。有机存储层103为采用自组装法，L-B法或真空热蒸镀法沉积生长的单层富勒烯膜。P型有机半导体层104为采用真空热蒸镀法或旋涂法沉积生长的并五苯，酞菁化合物，3-己基噻吩P3HT等一系列P型有机半导体材料。源极105和漏极106为采用蒸发法，磁控溅射法或喷墨打印法制备的金属电极或有机导体电极。图2为本专利技术实施例制备基于有机场效应晶体管的存储单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有机场效应晶体管的存储单元，其特征在于，该存储单元包括 导电衬底； 形成于所述导电衬底上的绝缘介质层； 形成于所述绝缘介质层上的富勒烯层； 形成于所述富勒烯层上的P型有机半导体层；以及 形成于所述P型有机半导体层上方两侧的源极和漏扱。2.根据权利要求I所述的存储单元，其特征在于，所述富勒烯层为采用自组装法，L-B法或真空蒸镀法沉积的单层富勒烯层。3.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述绝缘介质层为采用热氧化法或化学气相沉积法形成的无机绝缘介质层，或采用旋涂法形成的有机绝缘介质层，其厚度介于5nm至I μ m之间。4.根据权利要求3所述的存储单元，其特征在于，对于所述P型有机半导体层 其厚度介于IOnm至200nm之间； 其材料为以下材料中的ー种并五苯层，酞菁化合物层或3-己基噻吩P3HT ； 其制备方法为以下方法中的ー种真空蒸镀法或旋涂法。5.根据权利要求4所述的存储单元，其特征在于，对于所述源极和漏极 其厚度介于IOnm至200nm之间； 其材料为金属或有机导体材料； 其制备方法为磁控溅射发或喷墨打印法。6.根据权利要求5所述的存储单元，其特征在干， 所述导电衬底为低电阻率的导电材料； 所述绝缘介质层为采用旋涂法沉积的300nm的聚苯こ烯层； 所述富勒烯层为采用自组装法沉积的单层富勒烯层； 所述P型半导体层为采用真空蒸镀法沉积的50nm的并五苯层； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，王宏，姬濯宇，商立伟，陈映平，王艳花，韩买兴，刘欣，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：