[發明專利]有機存儲器

無效

• 申請號: 201010134970.2
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101807669A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 施毅;李昀;邱旦峰;曹立強;潘力嘉;濮林
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 周靜

技術領域

本發明涉及一種交叉點結構的有機存儲器。

背景技術

近年來，自組裝分子材料已經被廣泛的應用于有機電子器件，起到對器件的各界面的修飾和功能化，并且已經得到了性能大幅度提高的器件。值得注意的是，自組裝分子材料通常可以形成厚度僅為幾個納米的薄層，而電荷可以通過隧穿或者跳躍傳輸而穿越過這一層，因而理論上通過調制這一超薄的自組裝分子層的勢壘特性，可以實現存儲器效應(即同一外加電壓的情況下，器件能夠呈現出高低電導狀態，并分別定義為“1”和“0”狀態)。此外，由于自組裝分子材料的多樣性以及分子結構的可控性，使得基于自組裝分子材料作為引發存儲器效應的器件具有良好的開發前景。

發明內容

本發明提供一種有機存儲器，基于自組裝材料，具有非揮發存儲效應。

所述有機存儲器包括上、下電極和置于上、下電極之間的功能層，所述功能層包括相互隔離的上、下有機半導體層和上、下有機半導體層中間的烷基三氯硅烷自組裝分子層，所述烷基三氯硅烷自組裝分子層與上、下有機半導體層相接觸。

作為優選方案，所述烷基三氯硅烷中烷基的碳原子數為3-12，更優選為6-12，最優選為辛烷基三氯硅烷(以下簡稱OTS)。

所述有機半導體層和自組裝分子層采用本領域公知的方法制備得到。優選的有機半導體層為紅熒烯薄膜。自組裝分子層可采用采用真空氣相沉積法得到，優選的自組裝分子層的生長時間為2-6h。

紅熒烯與OTS均為公知公用的物質，具體結構分別如式(a)、(b)所示：

所述上、下電極采用公知結構，如均為金屬電極(如金電極)，具體材質應與器件材料匹配。

所述有機存儲器為交叉點結構。在有機存儲器的研究領域，具有交叉點結構的器件是備受關注的器件類型之一，這主要是由于其簡單的結構、簡易的制備方法，并在今后有望實現加工成本低廉的器件。

作為公知常識，所述有機存儲器還包括襯底，襯底位于下電極下方，襯底材料可由本領域技術人員根據實際要求進行選擇。

由于烷基三氯硅烷自組裝分子層很薄，厚度不大于5nm，其與有機半導體層界面處的陷阱電荷，能夠起到對自組裝材料層的勢壘性質的調控，從而使得電荷穿越過這一勢壘層的幾率改變，最終得到具有電學存儲效應的器件。

作為本發明的改進，所述有機存儲器還包括絕緣阻擋層，所述絕緣阻擋層為不連續薄膜，位于烷基三氯硅烷自組裝分子層和上有機半導體層之間，烷基三氯硅烷和上有機半導體層在不連續薄膜的孔隙處接觸。所述絕緣阻擋層優選為LiF薄膜。作為進一步優選方案，所述LiF薄膜厚15nm。

當自組裝分子層存在缺陷，不能完全覆蓋下有機半導體層時，直接在自組裝分子層上形成上有機半導體層時，上有機半導體層可能會滲透通過缺陷區域，直接與下有機半導體層相接觸，從而導致漏電流的產生。在自組裝分子層的上方還設有絕緣阻擋層，可以起到填補自組裝層中缺陷的作用，以防止自組裝層中缺陷而導致的較大的漏電流。此絕緣阻擋層在自組裝分子層上形成的是非連續性的薄膜，在薄膜的孔隙處上有機半導體層可以滲透，與自組裝材料相接觸，從而形成自組裝材料與有機半導體層之間的界面結構，通過電荷穿越，實現電學存儲器效應。我們優選氟化鋰LiF作為此處的絕緣材料，可以形成由納米顆粒構成的不連續薄膜，而納米顆粒之間有機半導體材料仍然可以滲透。

申請人基于自組裝分子層作為超薄勢壘，設計了有機存儲器。器件中所體現出的電學雙穩態效應，是電學存儲器的典型特性，并且此效應來自于作為超薄勢壘層的自組裝分子層，可以通過界面陷阱電荷而受到調控：通過外加電壓，使得自組裝分子層與有機半導體層的界面處產生陷阱電荷，從而降低自組裝分子層的勢壘高度，使得通過器件的電流密度發生明顯改變。本發明結構簡單、新穎，而且器件性能優良，制備方法簡易、成本低廉，并且由于自組裝分子層的多樣性使得此類器件具有良好的開發前景。

附圖說明

圖1是原子力顯微鏡(以下簡稱AFM)表面形貌圖和相圖；

圖2是有機存儲器的結構圖；

圖3是圖2中虛線方框內所示功能區域的細節圖；

圖4是實施例1和2所得有機存儲器的電學性能圖；

圖5是實施例1中不同的OTS生長時間所得有機存儲器的電學性能圖；

圖6是實施例4所得有機存儲器的電學性能圖。

具體實施方式

以下實施例中，電流-電壓曲線的測量是在惰性氣體保護下，采用電流源測量表Keithley2611進行。

實施例1