[发明专利]一种基于有机场效应晶体管的存储器及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于有机场效应晶体管的存储器及制备方法，所述存储器的结构包括栅极电极、栅极氧化层、自组装单分子层、有机活性层、Cu源极和Cu漏极；其中所述栅极电极为重掺杂硅衬底或者表面蒸镀Al栅极的柔性衬底，所述栅极氧化层为SiO₂，所述自组装单分子层为十八烷基三氯硅烷，所述有机活性层为N型有机半导体全氟酞菁铜。本发明能够提高存储窗口、加快编程效率和改善维持时间，提高了器件的工作稳定性，可实现全电调控的工作模式；其制备方法简便，便于实现工业级应用。

技术领域

本发明涉及非易失性存储器研究领域，具体涉及一种基于有机场效应晶体管的存储器及制备方法。

背景技术

非易失性存储器由于在电源撤除之后仍然能够保持信息，并且可以通过一定的电学手段等进行信息的改写，因此在相关无源保存的存储器领域得以应用，并有望取代RAM的作用在许多领域如在大数据，人工智能，超级计算机中得以应用。有机场效应晶体管非易失性存储器由于其较低的相邻器件的串扰，较轻的质量，可大面积打印，可与柔性衬底兼容等特性，因此在低成本的有机打印电路等领域如有机射频识别标签RFID中也得以应用。同时，对于电子特性较为优越的有机场效应晶体管非易失性存储器，如较大的存储电流比，较快的存储效率，较长的维持时间，在某些领域有望取代无机的场效应晶体管非易失性存储器。

有机场效应晶体管非易失性存储器可以通过以下几种方式构建：(a)利用浮栅结构作为电荷俘获层的有机浮栅存储器；(b)利用有机半导体层构建有机半导体异质结作为电荷俘获层的有机存储器；(c)利用有机绝缘层驻极体作为电荷俘获层的有机存储器。利用浮栅结构作为电荷俘获层的有机浮栅存储器，由于一般采用的是金属浮栅，需要在活性层和浮栅层之间添加一层隧穿层，该隧穿层一方面阻止了俘获于金属浮栅的载流子返回至活性层，从而便于提高存储窗口和维持时间，但另一方面，载流子需要通过Fowler-Nordheim隧穿或者直接隧穿越过隧穿层以便于被浮栅层俘获或者从浮栅层释放，隧穿层的厚度决定了隧穿的几率，因此大大地降低了存储器的编程效率。利用有机半导体构建有机半导体异质结作为电荷俘获层，虽然采用迁移率较低的有机半导体材料便于电荷的存储，但当有机半导体异质结的内建电场与外加栅极电场的方向相反时不便于电荷的存储，因此需要对有机半导体异质结的种类和有机半导体材料的物理厚度等相关因素进行控制。同时，相对于绝缘体电荷存储层，采用半导体异质结结构的有机存储器的维持特性仍然较差。而采用有机绝缘体驻极体作为电荷俘获层的器件，一般采用溶液法制备且需要较高的绝缘体浓度，从而形成较厚的薄膜；一方面较厚的薄膜削弱了外加栅极电压导致的场强从而降低了存储窗口，另一方面驻极体较慢的极化特性导致较低的编程效率，从而不便于高速电路的运行。因此，基于浮栅，有机半导体异质结，及有机绝缘体驻极体的有机场效应晶体管存储器一般存在着存储窗口较小，编程效率较低，维持特性较差等问题，严重制约了有机场效应晶体管存储器的潜在应用。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于有机场效应晶体管的存储器，能够提高存储窗口、加快编程效率和改善维持时间。

本发明的另一目的是提出一种基于上述存储器的制备方法。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种基于有机场效应晶体管的存储器，其结构包括栅极电极、栅极氧化层、自组装单分子层、有机活性层、Cu源极和Cu漏极；其中所述栅极电极为重掺杂硅衬底或者表面蒸镀Al栅极的柔性衬底，所述栅极氧化层为SiO₂，所述自组装单分子层为十八烷基三氯硅烷(ODTS)，所述有机活性层为N型有机半导体全氟酞菁铜(F₁₆CuPc)。

其中，所述柔性衬底为PET衬底。