[发明专利]一种自整流有机电存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自整流有机电存储器及其制备方法，属于有机电子器件与信息存储领域，该器件主要采用碳点与有机半导体杂化结构，利用双层有机半导体与电极能级不匹配实现整流效应以及碳点作为陷阱捕获载流子实现存储特性。本发明的存储器件具有以下优点：(1)工艺简单，降低了制备成本；(2)具有较高的整流比以及开关比，循环稳定性好；(3)器件结构简单，提高了存储密度。

技术领域

本发明涉及有机电子器件与信息存储领域。具体地说，涉及一种同时具备整流功能和信息存储功能的有机电子器件。

技术背景

随着微电子技术不断发展，信息技术产业已经成为经济发展的重要支柱。信息存储器作为信息技术产业的第二大支柱，促进了大数据时代的到来，因而信息技术的快速发展对数据存储器件有了更高的要求，诸如存储速度更快、单元尺寸更小、存储密度更高、结构柔性化更强、制备工艺更简单、功能智能化更高以及价格成本更低等。目前，尽管传统半导体硅基存储器件具有快速存储以及存储信息维持时间长的优点，但是其柔性差、单元尺寸较大、制备工艺复杂及生产成本偏高等缺点严重制约了其在大数据时代的发展。为了满足未来信息时代数据海量存储与存储元件柔性化的要求，克服日益严峻的制程微缩挑战，有机电存储器因其结构简单、易加工、高密度、低成本以及大面积制备等突出优点受到了广泛的关注。

在下一代高密度非易失性信息存储器中，阻变信息存储器因具有结构简单、集成密度高、功耗低及读写速度快的优点，受到科研工作者的广泛关注。在商业化过程中，使用交叉状结构阵列可以获得4F²(F：最小特征尺寸)的最小单元，从而实现高密度信息存储。但是，交叉状结构阵列存在一个很严重的缺陷：交叉状结构的串扰效应产生不可忽略的漏电流，导致在信息读取的过程中存在一些误读。为了解决这一问题，目前普遍采取的策略是将晶体管与存储器串联(1T1R)或者整流二极管与存储器串联(1D1R)结合来消除漏电流。然而，这一策略增加了制备成本、功率损耗，制备工艺变得复杂、良率降低，同时也影响了存储性能。因此，具有自整流效应的阻变存储器的发展成为必然趋势。

近年来，Cheol Seong Hwang、Lu Wei等人采用金属电极/半导体结构，形成肖特基势垒限制反向电流，从而实现整流效应；同时，多元过渡金属氧化物(如Pr_0.7Ca_0.3MnO₃，SrZrO₃和Cr掺杂的SrZrO₃)单功能层、金属氧化物双功能层的缺陷捕获载流子或丝状电导实现存储特性。然而，这些器件依旧存在着传统半导体硅基存储器件的缺点，如制备成本高、制备工艺复杂。有机半导体及碳材料具有原料来源广、成本低、易加工等优点，因此可以用于自整流有机存储器件的制备。目前，还没有关于自整流有机存储器件的专利。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的主要目的在于提出了一种自整流有机电存储器及其制备方法，在有机信息存储器件领域具有广阔的发展前景和潜在的实际应用价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自整流有机电存储器，包括衬底，衬底之上依次为底电极、整流存储介质层、顶电极，所述的整流存储介质层是有机半导体1、纳米材料、有机半导体2的三明治结构层。

进一步的技术方案，所述的三明治结构的存储介质层的制备方法是在底电极上依次旋涂有机半导体1、纳米材料、有机半导体2，烘干。

进一步的技术方案，所述的有机半导体1为聚(3，4-已撑二氧噻吩)：聚(对苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)、纳米材料为碳点、有机半导体2为聚(2-甲氧基，5(2′-乙基己氧基)-1，4-苯撑乙烯撑)(MEH-PPV)。

进一步的技术方案，所述的整流存储介质层中有机半导体1和2的厚度分别为20-40nm和20-60nm。有机半导体1和2的厚度最佳都为30nm。

进一步的技术方案，所述的衬底是硅片衬底，所述的顶电极是Al电极。