[發明專利]一種雙極性大容量有機場效應晶體管存儲器及制備方法

在審

• 申請號: 201711437516.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108155291A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 宋娟;徐新水;錢妍;儀明東;謝令海;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40;H01L27/28
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 唐小紅

1.一種雙極性大容量有機場效應晶體管存儲器，其特征在于：采用底柵頂接觸的器件結構，從上至下依次包括源漏電極(5)、半導體層(4)、電荷存儲層(3)、柵絕緣層(2)、襯底(1)，所述電荷存儲層(3)是由聚苯乙烯作為基質P型與N型半導體材料作為捕獲位點，然后通過溶劑蒸而發生相分離構造一種類無機半導體P-N結；下部分還包括形成于襯底(1)上的柵電極。

2.根據權利要求1所述的晶體管存儲器，其特征在于：所述的襯底(1)選自：高摻雜硅片、玻璃片或塑料PET；所述的柵絕緣層(2)采用的材料為二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、聚苯乙烯或聚乙烯吡咯烷酮；所述柵電極選自高摻雜硅、鋁、銅、銀、金、鈦或鉭；所述浮柵結構為P型與N型有機半導體材料作為捕獲位點的浮柵；所述的半導體層(4)采用的材料為并五苯、并四苯、鈦青銅、氟化鈦青銅、紅瑩烯、并三苯或3-己基噻吩；所述的源漏電極(5)材料為金屬Cu或Au；所述的P型與N型有機半導體材料為有機小分子萘環化合物；所述的基質為非極性疏水性高介電常數化合物聚苯乙烯。

3.根據權利要求1所述的晶體管存儲器，其特征在于：所述P型與N型半導體材料的結構式如下：

P型有機半導體材料分子結構如下：

N型有機半導體材料分子結構如下：

4.根據權利要求1所述的晶體管存儲器，其特征在于：所述電荷存儲層(3)的浮柵中P型與N型半導體捕獲位點的最優摻雜摩爾比例為1：1,所述的薄膜厚度為20-50nm。

5.如權利要求1的晶體管存儲器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a：配置具有優異電荷捕獲能力的易溶性P型與N型有機半導體材料和疏水性高介電常數聚合物聚苯乙烯，溶于無需除水的甲苯溶劑中。最優濃度均為3mg/ml，將摻雜10％聚苯乙烯作為基質然后與P型與N型半導體有機化合物進行共混，通過80KHz超聲5-10min，靜置5-10min讓其充分混合均勻；

b：所選擇的基底為晶硅圓，并在襯底上形成柵電極和第一類柵絕緣層(2)，第一類柵絕緣層(2)SiO₂是通過熱蒸發形成的，其厚度為100-300nm，先清洗干凈基片的工序為丙酮、乙醇、去離子水各超聲15min后放在120℃烘箱烘干30min后冷卻；

c：將烘干后冷卻的潔凈的基片放在紫外臭氧中處理5min；

d：將步驟c中的的基片上面旋涂步驟a配置好的共混溶液形成一層電荷存儲層(3)，隨后將旋涂好的樣品放入60℃烘干15min后自然冷卻，厚度為20nm；

e：在步驟d中干燥冷卻后的樣品真空蒸鍍半導體層(4)和源漏電極(5)。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟d中，存儲器存儲層(3)的材料制備過程是采用非極性疏水性高介電常數聚合物材料聚苯乙烯作為基質，通過P型與N型半導體摻雜類似形成一種P-N結，通過溶液處理浮柵-遂穿層一體化旋涂工藝實現。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟d中，旋涂條件參數為：3000rps，時間為30s，薄膜厚度控制在15nm，旋涂在空氣中進行并且空氣濕度控制在50％以下。

8.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第一類柵絕緣層(2)厚度為50-300nm；所述半導體層4采用的是熱真空蒸鍍成膜法，成膜蒸鍍速率為真空度控制在5x10^-4Pa以下，晶振控制厚度在30nm-50nm；所述的源漏電極5蒸鍍速率厚度為40-80nm。