[发明专利]铁电型存储单元、存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子行业存储器技术领域，尤其涉及一种基于有机场效应晶体管的铁电型存储单元、存储器及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节。在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大。传统的基于无机半导体材料的器件和电路很难满足这些要求。因此，可以实现这些特性的基于有机聚合物、有机小分子等半导体材料的有机集成电路技术在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。有机场效应晶体管存储器在有机电子领域具有广泛的应用前景。

目前，全球各地的研究人员已经研发出基于有机场效应晶体管的铁电型存储器。在实现本发明的过程中，申请人意识到现有技术存在如下技术问题：有机半导体层在铁电薄膜表面的结晶性差，造成此种铁电型存储器的载流子迁移率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于现有技术存在的上述技术问题，本发明提出一种基于有机场效应晶体管的铁电型存储单元、存储器及其制备方法，以提高有机半导体层在铁电薄膜表面的结晶性，提高铁电型存储器的载流子迁移率。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基于有机场效应晶体管的铁电型存储单元。该铁电型存储单元包括：导电衬底；形成于导电衬底上的铁电绝缘介质层；形成于铁电绝缘介质层上的用于提高有机半导体层结晶性的有机绝缘修饰层；形成于有机绝缘修饰层上的有机半导体层；以及形成于有机半导体层上方两侧的源极和漏极。

优选地，本发明铁电型存储单元中，有机绝缘修饰层的材料为以下材料中的一种：十八烷基三氯硅烷OTS，聚苯乙烯PS，或苯基三甲氧基硅烷PhTMS。

优选地，本发明铁电型存储单元中，对于有机绝缘修饰层，其厚度介于1nm至10nm之间；其制备方法采用以下方法中的一种：自组装法、L-B法或旋涂法。

优选地，本发明铁电型存储单元中，对于铁电绝缘介质层，其厚度介于100nm到1μm之间；其材料为以下材料中的一种：锆钛酸铅PZT，偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF/TrFE)，聚芳香酰胺MXD6；其制备方法采用以下方法中的一种：热蒸发法、磁控溅射法、化学气相沉积法或旋涂法。

优选地，本发明铁电型存储单元中，对于有机半导体层，其厚度介于10nm至100nm之间；其材料为以下材料中的一种：并五苯，酞菁化合物或噻吩类材料；其制备方法采用以下方法中的一种：真空热蒸镀或旋涂法。

优选地，本发明铁电型存储单元中，导电衬底为低电阻率的导电材料；铁电绝缘介质层为采用旋涂法制备的200nm的P(VDF/TrFE)层；有机绝缘修饰层为采用旋涂法制备的5nm的OTS有机绝缘修饰层；有机半导体层为采用真空蒸镀法制备的50nm的并五苯层；

源极和漏极为采用蒸发法制备的50nm的铜层。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于有机场效应晶体管的铁电型存储器。该铁电型存储器包括：读写单元、地址选择单元和若干个上述的铁电型存储单元；其中：地址选择单元，与若干个铁电型存储单元相连，用于选择进行操作的铁电型存储单元；读写单元，与地址选择单元和若干个铁电型存储单元相连，用于对所选择的铁电型存储单元进行置位、复位或编程操作。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种制备铁电型存储单元的方法，用于制备上述铁电型存储单元。该方法包括：在导电衬底上形成铁电绝缘介质层；在铁电绝缘介质层上形成用于提高有机半导体层结晶性的有机绝缘修饰层；在有机绝缘修饰层上形成有机半导体层；以及在有机半导体层上方两侧形成源极和漏极。

(三)有益效果

本发明基于有机场效应晶体管的铁电型存储单元、存储器及其制备方法中，在铁电绝缘介质层和有机半导体层之间引入了一层用于改善铁电绝缘介质层界面性质的有机绝缘修饰层。该有机绝缘修饰层与有机半导体层之间的界面兼容性好，能够提高有机半导体层在其表面的结晶性，从而提高铁电型存储器的载流子迁移率。

附图说明

图1为本发明实施例铁电型存储单元的结构示意图；

图2为本发明实施例制备铁电型存储单元方法的流程图；

图3-1为图2所示流程图步骤S10完成后光存储单元的结构示意图；

图3-2为图2所示流程图步骤S20完成后光存储单元的结构示意图；

图3-3为图2所示流程图步骤S30完成后光存储单元的结构示意图；

图3-4为图2所示流程图步骤S40完成后光存储单元的结构示意图。