[发明专利]一种基于光调控的有机场效应多阶晶体管存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于光调控的有机场效应多阶晶体管存储器，它从下往上依次包括衬底、栅绝缘层、量子点掺杂薄膜层、光敏半导体层以及在光敏半导体层上形成的源漏电极；所述量子点掺杂薄膜层为掺杂有半导体纳米晶的聚合物薄膜。本发明通过简单的工艺手段改进器件的存储性能及光敏性能，使其存储容量、开关速度和光响应能力得到很大提升，实现多阶存储；并且降低了器件制备成本，便于推广、应用。

技术领域

本发明属于半导体行业存储器技术和光探测技术领域，具体涉及一种基于光调控的有机场效应多阶晶体管存储器及其制备方法。

背景技术

在如今火热的大数据时代背景下，信息技术的高速发展对数据存储器提出了更高的要求，例如在存储速度、存储密度、元件尺寸、机械柔性、制备工艺以及价格成本等方面。而具有高性能的有机场效应晶体管存储器的发展趋势满足上述要求。有大量的研究者从有机场效应晶体管存储器的器件结构、器件各功能层的材料和薄膜形貌等方面入手，调控有机场效应晶体管存储器的性能。

近些年来，虽然有机场效应晶体管存储器因为作为未来电子产品设备的核心元件从而备受人们青睐，并且也取得了相当多的研究成果，但是它依旧存在着操作电压比较高、存储容量比较小、元件的数据保持能力不够好等急需解决的问题。因此，怎样才能让有机场效应晶体管具有更大的存储容量和更好的稳定性成为急需解决的重要问题。非易失性有机场效应晶体管存储器是通过对器件的栅电极施加负向或者正向电压使得阈值电压产生可逆性偏移从而实现信息存储。我们将电压的写入或者擦除操作后稳定下来的阈值电压所处的状态定义为信号“1”/“0”，由此来实现信息非易失性存储的效果。有机场效应晶体管存储器的存储窗口和电流开关比是它的两个重要的性能衡量参数，从很大程度上决定了存储器的性能优劣。存储窗口主要是指器件在不同状态下存储的阈值电压的差，具体描述了不同信息存储的状态，可以有一个更直观的体现。因此，存储器所表现出来存储窗口大小是区分器件是否存在明显存储性能的关键性条件之一，在一定条件下存储窗口越大，那么它的存储性能可能就越好，这个参数也是衡量器件存储性能的基础条件之一。电流开关比是通过测量漏电流最高态和最低态的比值判断器件的存储性能。一般来说，存储器件的电流开关比越大，它能准确判断数据状态的可能性越高。所以在思考如何制备有机场效应晶体管存储器时，需要考虑怎样才能使器件具有更大的电流开关比和存储窗口。由于有机半导体存在载流子的迁移率较低，从而令器件沟道注入载流子的效率较低，那么所对应的器件电流开关比和存储窗口也不会太高，为了解决这一问题，我们通常通过增大操作电压使得沟道载流子的浓度变大产生更大的漏电流以及阈值电压的偏移。但是这种方法需要更大的操作电压，浪费资源，也存在安全隐患，这也限制了它在这方面的应用。另一种方法则是添加另一种操作手段使得器件具有更大的电流开关比和存储窗口。

光，作为大自然给与我们的可再生能源，可以激发沟道内的激子从而实现上述条件。光调控的方法能够同时改善其光响应和存储特性，并具有低操作电压、高光响应速度、高存储密度和高数据稳定性等特点。

发明内容

针对现有的有机光敏场效应晶体管电存储器(OPTM)存在上述技术问题，本发明提出一种基于光调控的有机场效应多阶晶体管存储器及其制备方法，其在现有材料的基础上不增加工艺、技术难度，提供一种简单的工艺手段制备基于量子点掺杂聚合物的混合薄膜层，并将其作为电荷传输层应用在OPTM存储器当中，充当存储器的电荷存储层、光敏增强层，以同时提高存储性能和光敏性能。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于光调控的有机场效应多阶晶体管存储器，它从下往上依次包括衬底、栅绝缘层、量子点掺杂薄膜层、光敏半导体层以及在光敏半导体层上形成的源漏电极；所述量子点掺杂薄膜层为掺杂有半导体纳米晶的聚合物薄膜。