[发明专利]一种双极性大容量有机场效应晶体管存储器及制备方法

权利要求书

1.一种双极性大容量有机场效应晶体管存储器，其特征在于：采用底栅顶接触的器件结构，从上至下依次包括源漏电极(5)、半导体层(4)、电荷存储层(3)、栅绝缘层(2)、衬底(1)，所述电荷存储层(3)是由聚苯乙烯作为基质P型与N型半导体材料作为捕获位点，然后通过溶剂蒸而发生相分离构造一种类无机半导体P-N结；下部分还包括形成于衬底(1)上的栅电极。

2.根据权利要求1所述的晶体管存储器，其特征在于：所述的衬底(1)选自：高掺杂硅片、玻璃片或塑料PET；所述的栅绝缘层(2)采用的材料为二氧化硅、氧化铝、氧化锆、聚苯乙烯或聚乙烯吡咯烷酮；所述栅电极选自高掺杂硅、铝、铜、银、金、钛或钽；所述浮栅结构为P型与N型有机半导体材料作为捕获位点的浮栅；所述的半导体层(4)采用的材料为并五苯、并四苯、钛青铜、氟化钛青铜、红莹烯、并三苯或3-己基噻吩；所述的源漏电极(5)材料为金属Cu或Au；所述的P型与N型有机半导体材料为有机小分子萘环化合物；所述的基质为非极性疏水性高介电常数化合物聚苯乙烯。

3.根据权利要求1所述的晶体管存储器，其特征在于：所述P型与N型半导体材料的结构式如下：

P型有机半导体材料分子结构如下：

N型有机半导体材料分子结构如下：

4.根据权利要求1所述的晶体管存储器，其特征在于：所述电荷存储层(3)的浮栅中P型与N型半导体捕获位点的最优掺杂摩尔比例为1：1,所述的薄膜厚度为20-50nm。

5.如权利要求1的晶体管存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a：配置具有优异电荷捕获能力的易溶性P型与N型有机半导体材料和疏水性高介电常数聚合物聚苯乙烯，溶于无需除水的甲苯溶剂中。最优浓度均为3mg/ml，将掺杂10％聚苯乙烯作为基质然后与P型与N型半导体有机化合物进行共混，通过80KHz超声5-10min，静置5-10min让其充分混合均匀；

b：所选择的基底为晶硅圆，并在衬底上形成栅电极和第一类栅绝缘层(2)，第一类栅绝缘层(2)SiO₂是通过热蒸发形成的，其厚度为100-300nm，先清洗干净基片的工序为丙酮、乙醇、去离子水各超声15min后放在120℃烘箱烘干30min后冷却；

c：将烘干后冷却的洁净的基片放在紫外臭氧中处理5min；

d：将步骤c中的的基片上面旋涂步骤a配置好的共混溶液形成一层电荷存储层(3)，随后将旋涂好的样品放入60℃烘干15min后自然冷却，厚度为20nm；

e：在步骤d中干燥冷却后的样品真空蒸镀半导体层(4)和源漏电极(5)。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤d中，存储器存储层(3)的材料制备过程是采用非极性疏水性高介电常数聚合物材料聚苯乙烯作为基质，通过P型与N型半导体掺杂类似形成一种P-N结，通过溶液处理浮栅-遂穿层一体化旋涂工艺实现。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤d中，旋涂条件参数为：3000rps，时间为30s，薄膜厚度控制在15nm，旋涂在空气中进行并且空气湿度控制在50％以下。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一类栅绝缘层(2)厚度为50-300nm；所述半导体层4采用的是热真空蒸镀成膜法，成膜蒸镀速率为真空度控制在5x10^-4Pa以下，晶振控制厚度在30nm-50nm；所述的源漏电极5蒸镀速率厚度为40-80nm。