[发明专利]一种低压浮栅光电存储器及制备方法

说明书

本发明提供了一种低压浮栅光电存储器及制备方法，从下到上依次包括衬底、栅极电极、第一栅极介电层、第二栅极介电层、电荷存储层、半导体层和漏源电极。本发明溶液过程制备第一、第二栅极介电层和浮栅层，优点为成本低、易于加工、可大面积制造以及与柔性衬底兼容好；本发明器件的工作电压都不高于5 V。

技术领域

本发明涉及存储器领域，具体涉及一种低压浮栅光电存储器及制备方法。

背景技术

基于有机场效应晶体管结构非易失性浮栅存储器，因其重量轻、成本低、易于加工以及与柔性衬底兼容好等优点，显示出广泛的应用前景。近年来，在非易失性浮栅存储器中，光电存储器作为新一代存储设备，不仅具有较大的存储窗口，且在图像捕获、光信息存储和光计算等领域具有较大的应用前景，已引起广泛的关注。然而，传统的浮栅光电存储器大多基于SiO₂栅极介电层，厚度通常在50−300nm，需要较高的操作电压（大于50 V）来进行写入和擦除操作，不利于节约能耗和市场应用的需要。研究低电压浮栅光电存储器以降低功耗具有很大的研究价值和应用前景。

发明内容

本发明提出了一种低压浮栅光电存储器及制备方法，解决了目前光电存储器需要较高的操作电压（大于50 V）来进行写入和擦除操作的问题。

实现本发明的技术方案是：

一种低压浮栅光电存储器，从下到上依次包括衬底、栅极电极、第一栅极介电层、第二栅极介电层、电荷存储层、半导体层和漏源电极。

所述第一栅极介电层为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）或聚(4−乙基苯酚)（PVP）中的任意一种。

所述第二栅极介电层为聚乙烯醇。

所述电荷存储层为胶体量子点材料与有机聚合物的混合材料。

所述胶体量子点材料为钙钛矿、硫化铅或硒化镉量子点材料，有机聚合物为PMMA，PS或PVP。

所述半导体层为并五苯或全氟酞菁铜，厚度为25−80nm，漏源电极为金、银、铜或铝，厚度为25−150nm。

所述的低压浮栅光电存储器的制备方法，具体步骤如下：

a、衬底选择和清洗；

衬底可以为玻璃，硅片或PET材料，将衬底依次在去离子水，丙酮和异丙醇溶液中超声清洗10−30分钟，然后用氮气枪吹干；

b、蒸镀栅极电极；

栅极电极可以为金，银，铝和铜材料，厚度控制在10−30nm；

c、制备第一栅极介电层

材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）和聚(4−乙基苯酚)（PVP），将有机聚合物溶解于甲苯或N,N−二甲基甲酰胺（DMF）中，浓度保持8−15 mg/mL，以800−3000rpm旋涂在衬底上，旋涂时间25−60秒，厚度控制在20−50nm，然后60−120 ℃下退火5−60分钟去处残余溶剂和固化材料；

d、制备第二栅极介电层

材料为聚乙烯醇（PVA），将PVA加热溶解于水中，浓度控制在1−10 mg/mL，以800−3000 rpm旋涂在第一栅极介电层上，旋涂时间25−60秒，厚度控制在3−20nm，然后60−120 ℃退火20−120分钟去处残余溶剂和固化材料；

e、制备电荷存储层

电荷存储层为胶体量子点材料与有机聚合物混合材料，胶体量子点材料可以为钙钛矿（如铯铅溴CsPbBr₃），硫化铅（PbS）和硒化镉（CdSe）量子点材料，有机聚合物可以为PMMA，PS或PVP。具体为，首先制备量子点和有机聚合物溶液，浓度均控制在1−20 mg/mL，然后将量子点和有机聚合物溶液按质量比10%-40%混合，可以使用磁力搅拌器或超声使其混合均匀。最后以800−3000 rpm旋涂在第二栅极介电层上，旋涂时间25−60秒，厚度控制在3−30nm，然后60−100 ℃退火20−60分钟去处残余溶剂；