[發明專利]基于聚合物/電解質結中的電導率轉換的存儲設備

有效

• 申請號: 201310017870.5
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103219353B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: R·L·邁克科瑞里;L·C·T·舒特;吳貽良
• 申請（專利權）人: 施樂公司;加拿大國家研究委員會
• 主分類號: H01L27/28
• 分類號: H01L27/28;H01L51/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李丙林,曹桓

技術領域

本公開內容涉及一種非易失性存儲器，例如適于用作存儲介質的存儲器，例如存儲卡或計算機系統的組件，其即使在關閉電源后仍保存信息。更具體而言，本公開內容涉及一種用于數據的處理和存儲的高密度、非易失性存儲設備，特別是包含基于有機半導體材料的聚合物/電解質結(junction)的一種高密度、非易失性存儲設備，所述存儲設備可在柔性基底上操作。

背景技術

近來，對計算機需求的不斷增長已引起存儲設備領域內的產業快速發展。市場已要求更高性能和更低成本的產品，其導致一直致力于滿足需求的供應方之間的激烈競爭。決定計算機性能的其中一個重要因素是存儲設備，并且其主流是經配置使得存儲單元形成于半導體基底（例如硅）上的半導體存儲器。對于半導體存儲器的高性能的主要要求是“向/從存儲器輸入/輸出的高速度”、“存儲器的大容量”以及“存儲穩定性”。包含存儲設備（包含硅基電子器件）的計算機可具有多種配置以滿足市場的多種需求，但在追求更高速和更大容量的情況下，成本將增加。

獨立（stand-alone）和嵌入式的固態微電子存儲器在全世界的銷售額約為650億美元/年。現有的微電子存儲器或是快速且暫時的（例如DRAM），或是慢速且永久的（例如磁存儲器）。DRAM需每秒更新10次以上，伴隨著電力和管理費用的需求。非易失性存儲器不適于與微電子電路集成，除了閃存，其具有有限數量的寫入/擦除循環且需要高電壓（大于15V）運行。盡管具有良好的保存性（高于10年），閃存（通常具有約1000個寫入/擦除循環的循環壽命）顯著地慢于DRAM。此外，由于串擾和有限的循環壽命，閃存隨著密度增加而具有可靠性問題。由于其高密度、高速度以及高持久性，DRAM的低于100毫秒的保持時間是可接受的，但更長的保持時間可顯著地降低電力消耗。

硅基電子裝置的重要缺陷是其剛性以及對制造的高溫要求。這些特性妨礙其作為在柔性基底（例如塑料、織物和紙）上的設備的應用。柔性基底上的印刷電子裝置預計到2015年將成為具有約250億美元/年產值的未來電子裝置的增長領域。基于有機物和塑料的電子器件的活性組分組件是固有地柔性的并可容易地適于印刷方法。因此，需要具有顯著降低的電力消耗、更快的寫入/擦除速度、比閃存更長的循環壽命以及低制造成本的非易失性存儲器。

發明內容

本說明書公開了一種非易失性存儲設備，其包含：提供于基底上的至少一個第一電極和至少一個第二電極，所述第一和第二電極彼此分離；有機半導體聚合物，其電連接第一和第二電極；與有機半導體聚合物接觸的電解質；以及不與第一電極、第二電極和有機半導體聚合物接觸的第三電極；其中有機半導體聚合物具有第一氧化還原態，在其中其顯示出第一個電導率，以及第二氧化還原態，在其中其顯示出第二個電導率。

附圖說明

圖1表示本公開內容的示例性的存儲設備的簡化側視圖

圖2是顯示在具有圖1中所示結構（包含聚3-己基噻吩）的存儲設備的運行中，連續“激活”脈沖對R1和R2之間電流的作用的圖示。

圖3是顯示在具有圖1中所示結構（包含聚3-己基噻吩）的存儲設備的運行中，約40個寫入/擦除循環和R1和R2之間電流重復轉換（對于0.1V偏壓測量）的圖示。

圖4是顯示在具有圖1中所示結構（包含聚3-己基噻吩）的存儲設備的運行中，+3和-3V“擦除”和“寫入”脈沖后的R1和R2之間的電流行為的圖示。

圖5是對制造的兩個終端接口（含有聚3-己基噻吩）施用電壓（從+5V至-5V）的圖示，表明有機半導體聚合物經歷了可逆電化學摻雜和去摻雜。

圖6是對于處于去摻雜態（實線）——其中在1457cm^-1處觀察到振動譜帶——以及處于電化學摻雜態（虛線）——其中由于極化子形成而譜帶移動至1401cm^-1——的有機半導體聚合物（聚3-己基噻吩）獲得的拉曼光譜的圖示。

具體實施方式

通過參照附圖可得到對本說明中公開的組件、方法和設備的更完整的理解。這些圖僅僅是基于方便和簡易地證明目前發展的圖示，因此無意于表明設備或其組件的相對大小和尺寸和/或確定或限制示例性實施方案的范圍。

在本說明書和之后的權利要求中，除非內容另有明確規定，單數形式例如“一種”、“一個”和“該”包括復數形式。除非具體表明，本說明書中公開的所有范圍包括所有端點和中間值。此外，可參照一些定義如下的術語：

“任選的”或“任選地”涉及例如其中隨后描述的情況可能存在或不存在的場合，以及包括其中情況存在和不存在的場合。