[實用新型]一種浮柵型柔性有機(jī)存儲器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520433384.6
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN204668361U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬力超;唐瑩;彭應(yīng)全;韋一
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: H01L51/10
• 分類號: H01L51/10;H01L51/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲器件領(lǐng)域，具體涉及一種浮柵型柔性有機(jī)存儲器件。

背景技術(shù)

非揮發(fā)性存儲器被廣泛應(yīng)用于電子消費(fèi)產(chǎn)品，如電腦、手機(jī)、相機(jī)、內(nèi)存卡等，傳統(tǒng)的非揮發(fā)存儲器有磁存儲器，鐵電存儲器，浮柵存儲器，阻變存儲器。浮柵存儲器因其制備工藝簡單、擦寫速度較快、可靠性高以及和傳統(tǒng)CMOS工藝兼容，使得浮柵存儲器逐步取代了其他類型的存儲器，1987年日本東芝公司又提出了閃存的概念，閃存與浮柵存儲器有一樣的結(jié)構(gòu)，但是存儲速度更快，目前閃存已成為存儲技術(shù)的主流。目前常用的U盤，SD卡，TF卡等都是基于閃存技術(shù)。但是隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，無機(jī)材料的電子性能已經(jīng)發(fā)展到了極限，繼續(xù)減小尺寸，降低成本將面臨很多問題。目前最新的工藝特征尺寸已經(jīng)到了14nm，，傳統(tǒng)的基于硅基存儲技術(shù)的閃存也遇到挑戰(zhàn)，最明顯的就是量子隧穿效應(yīng)引起的電流泄露導(dǎo)致器件的存儲可靠性下降。為了解決遇到的問題，人們把目光轉(zhuǎn)向了有機(jī)半導(dǎo)體領(lǐng)域，自從1977年，A.J.Heeger等合成導(dǎo)電高分子聚乙炔，揭示了有機(jī)材料導(dǎo)電的事實，開辟了有機(jī)電子學(xué)這一新的學(xué)科領(lǐng)域，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，有機(jī)電子學(xué)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，科學(xué)家們已經(jīng)合成了多種有機(jī)半導(dǎo)體材料，在性能方面可代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅鍺材料，并且也制成了一些基本的原件，如有機(jī)二極管(OLED)，有機(jī)場效應(yīng)管(OFET)，有機(jī)存儲器等。而目前興起的智能穿戴設(shè)備，電子標(biāo)簽，智能卡等電子消費(fèi)產(chǎn)品需要存儲器件具有柔性、較快的擦寫速度、存儲的穩(wěn)定性以及簡便的制造工藝。

發(fā)明內(nèi)容

為了適應(yīng)目前電子消費(fèi)產(chǎn)品對存儲器件的要求，簡化生產(chǎn)工藝，提高存儲器件的擦寫速度和存儲的可靠性、降低小尺寸下面臨的量子遂穿效應(yīng)，本發(fā)明提出了一種浮柵型柔性有機(jī)存儲器件，利用有機(jī)材料低成本，具有柔性，可大面積制備，制備工藝簡便的優(yōu)點(diǎn)，可有效降低存儲器件的生產(chǎn)成本，利用納米晶可分布式存儲電荷從而降低電流的泄露提高存儲可靠性。本發(fā)明所述的一種浮柵型柔性有機(jī)存儲器由主要由襯底、控制柵、阻擋層、浮柵、隧穿層、有機(jī)半導(dǎo)體層、源電極和漏電極構(gòu)成。

所述的襯底是有機(jī)柔性襯底，本發(fā)明所用的襯底材料是聚酰亞胺(PI)，PI的分解溫度500℃，是目前有機(jī)聚合物熱穩(wěn)定性最好的材料之一，另外PI具有高韌性，高強(qiáng)度、耐溶劑等性能，除此之外聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或者聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等也可作為襯底材料。

所述的控制柵材料是導(dǎo)電氧化物，本發(fā)明所用的控制柵材料是氧化銦錫(ITO)，ITO是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，導(dǎo)電性能良好，具有很好的耐磨損和化學(xué)穩(wěn)定性，除此之外，氧化鋁合銅(CuAlO₂)和氧化鋅(ZnO)也可作為控制柵材料。

所述的控制柵通過在襯底上生長導(dǎo)電薄膜制備，目前柔性襯底上制備ITO薄膜的方法主要有激光脈沖沉積、磁控濺射和電子束蒸發(fā)等，磁控濺射技術(shù)制備的ITO薄膜厚度均勻，致密性好、參數(shù)容易控制，本發(fā)明所用的控制柵是在PI上磁控濺射ITO薄膜來制備。

所述的阻擋層和遂穿層材料是高介電常數(shù)的有機(jī)聚合物，本發(fā)明的阻擋層和隧穿層都是聚乙烯醇(PVA)，因為PVA可溶于水、良好的機(jī)械性能、可降解，是一種理想的絕緣材料，除此之外聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯酚(PVP)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等也可作為阻擋層和隧穿層。為了降低生產(chǎn)成本，簡化生產(chǎn)工藝，本發(fā)明所述的阻擋層和隧穿層通過旋涂法制備，將PVA配置成水溶液，在勻膠機(jī)上旋涂成PVA薄膜，然后放在真空干燥箱中干燥。

本發(fā)明所述的浮柵層為可以是金屬納米晶、異質(zhì)結(jié)納米晶和硅納米晶，本發(fā)明所用的浮柵層為金納米晶，另外功函數(shù)較高的鋁、銀、鎂等金屬納米晶也可作為浮柵層。納米晶夾在隧穿層和阻擋層之間，可以俘獲注入的電荷，改變器件的閾值電壓，從而達(dá)到存儲信息的目的。為了提高存儲的穩(wěn)定性，要求納米晶的密度至少為10^-12/cm²，納米晶的直徑為5-8nm，目前制備納米晶有多種方法，例如快速熱處理法、混合沉積法、離子注入法和沉積自組裝法等，為了降低成本，簡化生產(chǎn)工藝，本發(fā)明制備納米晶所采用的是方法是快速熱處理法，先在阻擋層上熱蒸發(fā)一層1-2nm的金薄膜，然后在真空下進(jìn)行退火，使薄膜在表面應(yīng)力和遷移力作用下自發(fā)凝聚分離形成孤立的金屬納米晶。