[發明專利]基于MEH-PPV:PCBM給體-受體結構的單層聚合物存儲器

在審

• 申請號: 201810167796.8
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108470829A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 石勝偉;李文婷
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40
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本發明涉及一種基于MEH?PPV:PCBM給體?受體結構的單層聚合物存儲器及其制備方法。該存儲器包括玻璃或柔性襯底、ITO底電極、PEDOT:PSS空穴注入層、MEH?PPV:PCBM光電活性功能層以及金頂電極，各層通過旋涂或蒸鍍得到。本發明具有制備工藝簡單、生產成本低等優點，制得的存儲器體積小、電存儲性能優良、穩定性好、重復性高。

技術領域

本發明涉及電存儲材料技術領域，具體涉及一種基于MEH-PPV:PCBM給體-受體結構的單層聚合物存儲器及其制備方法。

背景技術

存儲器是半導體電子學領域中非常重要的電子器件，也是現代信息技術中的核心部件，在信息和電子工業等領域有著廣闊的應用前景。當前，信息技術的快速發展對存儲器提出了更高的要求，不但要具有小體積、超高容量和快速讀寫能力，而且要有低功耗、低成本，制備簡單和高可靠性等特點。目前廣泛應用的基于傳統半導體的硅基電存儲器雖然具有快速存儲以及信息維持時間長等特點，但昂貴的制造設備、復雜的光刻工藝和周邊晶體管驅動電路增加了制造成本，并且硅片有限的面積和二維(2D)工藝限制了它的存儲容量，導致其已經不能滿足信息時代大容量信息存儲和便攜式的要求。

隨著有機分子/電子學的迅速發展，基于有機半導體材料的電子器件在低價、柔性、大面積、質輕等方面具有非常光明的應用前景，在許多研究領域引起了廣泛的關注。特別是近些年來，有機電致發光二極管、有機薄膜晶體管、有機太陽能電池、有機固體激光等有機光電子材料與器件的研究取得了突飛猛進的發展，為有機電子器件的集成及進一步應用奠定了堅實的基礎。作為有機集成電路的核心單元之一，有機電存儲器件也引起了人們越來越多的關注，并取得了顯著的進展。由于有機電存儲器件成本低，加工簡單，膜層薄，柔軟性好，功耗低，因此在數據存儲方面顯示出了無比的優越性。

有機開關和存儲現象最早發現于上個世紀六七十年代，人們提出了一些機制解釋這種現象，但是由于其開關存儲性能較差而沒有引起人們過多的關注，但是卻對有機存儲器未來的應用前景提出了展望和預測。有機電存儲器是一種全新的電子器件,它具有和硅存儲器完全不同的結構和工作方式。有機存儲器采用的是兩端式夾層結構，即把有機薄膜夾在兩個交叉的金屬電極之間，每個交叉點是一個存儲器，當在兩個電極之間加電壓，器件就會從一個狀態開關到另一個狀態,從而達到對信息的讀、寫和擦的存儲功能。另外因為有機存儲器的膜層薄，可以層層堆積，每個堆積層可以獨立地從周邊電路或底電路尋址，提供了真正三維(3D)存儲技術，大大提高了存儲容量。此外，有機存儲器不需要晶體管驅動，因此可以把周邊電路做在存儲器列陣的外邊或下面，簡化了存儲器的設計與實施工藝，降低了成本。永久性的存儲能力和簡單的驅動電路決定了有機存儲器具有很低的功率損耗。

關于有機/聚合物存儲器的工作機制，主要有絲狀電導、氧化還原反應、分子結構與構象的轉變、電荷轉移復合物的形成、離子擴散、電場誘導電荷轉移、納米粒子誘導電荷俘獲和界面陷阱機制等，目前還沒有一個統一的工作機制，大致都是針對特定的體系而提出，但是歸根結底這種電存儲特性與器件結構和材料體系都無不密切相關。

目前使用到的有機/聚合物存儲器的結構主要有二極管結構和晶體管結構，其中二極管結構存儲器具有結構簡單，容易制備，而備受青睞。中間活性層使用到的材料主要有有機小分子、金屬納米粒子、納米粒子摻雜聚合物、含有給體-受體單元的單一聚合物、給體-受體共混結構等等。其中小分子材料由于需要使用到制造成本較高的熱蒸鍍工藝，材料浪費比較多，也難以制備大面積器件；此外薄膜生長過程中往往會產生有毒的氣氛，對于環境的影響不利。相對來說，聚合物體系可以使用低成本的溶液加工方法制備器件，甚至可以采用更為環保的醇或水溶液，避免了有毒溶劑的引入，同時有望實現大面積的柔性存儲器件，在未來的可穿戴電子，人工皮膚，人工智能等領域具有潛在的應用前景。

發明內容