[发明专利]一种同时具备存储和整流的有机二极管电存储器件和方法在审

专利信息
申请号: 201510347180.5 申请日: 2015-06-19
公开(公告)号: CN104979473A 公开(公告)日: 2015-10-14
发明(设计)人: 仪明东;杨洁;黄维;解令海;凌海峰;王来源;胡波 申请(专利权)人: 南京邮电大学
主分类号: H01L51/05 分类号: H01L51/05;H01L51/10;H01L51/40
代理公司: 南京知识律师事务所 32207 代理人: 汪旭东
地址: 210023 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 同时 具备 存储 整流 有机 二极管 器件 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及有机二极管电存储器件领域,尤其涉及到一种同时具备回滞和整流的二极管电存储器件及其制备方法。

背景技术

有机二极管电存储器具有结构简单并且可设计性强,可以通过三维堆叠提高存储密度,低功耗稳定性高等众多优点得到了广泛的关注。有机二极管电存储器作为替换或补充现有的无机半导体存储技术的下一代数据存储技术具有极大的研究价值和经济前景。其在高集成化高密度大容量存储展现的应用潜力也不断被研究。

实验研究中制备的电存储器件由一定数量的存储单元组成,按照存储排列方式不同可以分为交叉点状结构(Cross-Point)和交叉条状结构(Cross-Bar)两类,其中交叉点状结构中由于所有存储元只共用底电极,顶电极是分离的,因此不支持三维堆叠结构制备。而交叉条状结构优势是支持三维堆叠制备,可实现高密度存储,因此为了实现高密度高集成化的大容量存储器件研究,一般都通过采用交叉条状结构(Cross-Bar)实现器件三维堆叠来提高存储密度,但是由于其每个存储元都有与其他存储元共用顶电极和底电极的情况,因此产生潜在电流路径,容易造成对存储信息的误读。

图1即为潜在电流路径对器件造成误读的示意图,如图所示,当其他的点存储了“1”处于高导态,而A点要求存储“0”处于低导态,由于存在潜在电流路径如图红色箭头表示,导致a→A路径类似短路,无论其存储信息“0”或者“1”,其信息读取结果都会与其他点的状态一致,即都会是存储了“1”的高导态,因此造成了信息的误读。对于交叉条状结构中存在的潜在电流路径的问题,一般解决方法是在每个存储单元上串联一个整流二极管(如图2),也就是将存储和整流结合在一个器件中,通过整流二极管的正向导通,反向截止的特点,使得潜在电流路径不再存在,从而解决信息误读的问题。

2010年Lee等(Cho B,Kim T W,Song S,et al.Adv Mater,2010,22(11):1228-1232.)在硅片上蒸镀一层铝结合存储单元制备了交叉条形结构有机二极管电存储器,该存储器很好的将整流特性引入到二极管存储器中,从未避免了潜在电流路径的存在。也有相关研究则是通过设计1D-1R结构(即存储器结合一个整流二极管)来避免潜在电流路径的存在,如2013年Ji等人(Ji,Y.et al.Nat.Commun.4:2707doi:10.1038/ncomms3707(2013))将整流二极管和二极管存储器结合在一个器件中(1D-1R),该器件也成功的避免了潜在电流路径的存在。虽然采用这一类的方法可以成功的使器件同时具有存储和整流效应,从而避免潜在电流路径的存在,但是这些方法使得器件设计性繁杂,材料匹配选择难,此外层层堆叠也会造成器件成功率与产率降低。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于解决了上述技术问题,提供了一种同时具备存储和整流的有机二极管电存储器件及其制备方法,该器件在在外电场15V作用下表现出非常明显的电双稳态存储特性并且同时拥有较大的整流比。器件在正向低电压下处于高电阻低导态,随着扫描电压增大到一定电压(7V)下,器件电流从10-8A急剧增加到10-3A,器件电流会增加到低电阻高导态,意味着器件从OFF态转变到ON态,在随后的扫描中,器件在正向电压下维持着稳定的回滞,而器件在反向电压下,器件则一直处于高电阻低导态,从而使得器件具有明显的整流效应。因此器件ITO/LiF/CuPc/Al表现出很好的存储特性,其最大开关电流比达到103,同时器件的拥有的整流比最大达到104,这些在单层的CuPc器件中都没有出现过。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种同时具有存储和整流的有机二极管电存储器件,该器件包括上下电极、介质层、阳极缓冲层,所述阳极缓冲层为氟化锂。所述的器件将阳极缓冲层LiF引入到有机二极管电存储器件垂直结构中,即:添加在阳极ITO与介质层之间。

本发明所述介质层材料选自包括酞菁铜、氟化酞菁铜、并五苯等小分子材料。

本发明所述介质层结构可由酞菁铜、氟化酞菁铜、并五苯等材料构成,也可以是异质结结构和多层结构,如由酞菁铜和氟化酞菁铜构成的异质结结构,酞菁铜、氟化酞菁铜、并五苯三者构成的多层结构。

本发明所述的阳极缓冲层为LiF。

本发明所述的阳极缓冲层的厚度为10~20纳米。

本发明所述的有机半导体的厚度为35~100纳米。

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