[发明专利]一种基于高K材料的有机非易失性的存储器件及其制备方法

摘要

本发明涉及有机电子学技术领域，更具体地，涉及一种基于高介电常数(高K材料)的有机非易失性的存储器件及其制备方法。本发明以高K材料氧化铪为电荷捕获层，高K材料氧化铝为阻挡层，聚α‑甲基苯乙烯为隧穿层，并五苯为有源层。氧化铪的高密度深能级使其成为一种可靠的电荷存储材料，原子层沉积生长的氧化铝，致密性好，漏电流小，与硅衬底、氧化铪有较大的带偏，是一种非常好的绝缘栅介质。高K材料的使用可以有效地降低器件的操作电压和擦写脉冲宽度，优化器件的保持特性。本发明器件具有操作电压低、擦写脉冲宽度小、保持与抗疲劳特性优异的特性，同时具有处理温度低（300℃），成本低的优点。

主权项

一种基于高K材料的有机非易失性的存储器件的制备方法，所述存储器件包括6层结构，依次是：重掺杂的P(100)硅作为底栅电极，氧化铝作为阻挡层，高K材料氧化铪作为电荷捕获层，有机聚合物聚α‑甲基苯乙烯作为隧穿层，有机小分子并五苯作为有源层，以及金属铜作为源漏电极，其特征在于，其制备方法包括下列步骤：s1、衬底清洗：选取重掺杂的P(100)硅片，首先通过湿化学法对其进行清洗，然后使用经过稀释的氢氟酸去除表面氧化物；s2、制备氧化铝阻挡层薄膜：利用原子层沉积的技术，在清洗干净的硅衬底上沉积氧化铝，硅衬底温度为200‑300℃，前驱体反应物为水和三甲基铝，水的脉冲时间为0.0001‑0.0003s,三甲基铝的脉冲时间为0.001‑0.003s,三甲基铝和水的脉冲循环数为100‑400次；s3、制备氧化铪电荷捕获层薄膜：使用电子束蒸发的技术，在氧化铝上沉积5‑10nm二氧化铪，衬底温度为150‑300℃，沉积速率为0.01‑0.03nm/s，沉积是在高真空下进行的，气压为2×10‑4‑1×10‑3Pa；s4、热处理：使用快速退火炉进行退火处理，处理温度为100‑400℃，处理时间为10‑60min，该处理是在通氧的条件下进行的，氧气流量为0.5‑2L/min；s5、制备聚α‑甲基苯乙烯隧穿层薄膜：制备质量浓度为0.2％的聚α‑甲基苯乙烯的甲苯溶液，旋涂聚α‑甲基苯乙烯溶液，在80‑150℃下热处理制备聚α‑甲基苯乙烯薄膜，处理时间长度为1‑10min；s6、制备并五苯有源层：采用热蒸发法在聚α‑甲基苯乙烯薄膜上沉积一层并五苯，沉积厚度为30‑60nm,沉积速率为0.01‑0.03nm/s,沉积时的衬底温度为40‑70℃；s7、制备源漏电极：采用热蒸发法在有源层并五苯上沉积厚度为40‑60nm的铜电极，沉积速率为0.01‑0.03nm/s。