CN101593554A

CN101593554A - 单层有机交叉点结构的电学存储器及其制备方法

Info

Publication number: CN101593554A
Application number: CNA2009100335860A
Authority: CN
Inventors: 施毅; 李昀; 邱旦峰; 曹立强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明的单层有机交叉点结构的电学存储器，其结构包括基板、条形底电极、有机小分子层和条形顶电极，所述条形底电极镀在基板上，有机小分子层蒸镀在条形底电极和基板上，条形顶电极与条形底电极呈交叉状并蒸镀在有机小分子层上。在各条形底电极与条形顶电极交叉点之间的界面上可自发形成的纳米点即为电学存储器的各存储单元。此器件由于是在两个电极之间仅有一层功能层的单层有机存储器件，所以具有结构简单、新颖，而且器件性能优良，同时还具有制备方法简易、成本低廉等优点。

Description

单层有机交叉点结构的电学存储器及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种存贮器，特别是一种使用有机半导体材料，经薄膜生长、纳米生长与表征技术等制备而成的电学存储器。属于一种电学存储器。

背景技术：

电学存储器是作为计算机中不可缺少的重要部件。目前常见的有内存、闪存盘等。然而，现在主流的电学存储器件是基于无机半导体材料，如硅、锗等，由于这些常见无机半导体要在高温下生产加工提纯，因而加工制备工艺复杂，生产成本居高不下。近年来，有机半导体材料的发明和应用，使得各种电学器件有望实现成本低廉、加工简易等优点。此外，纳米材料的新兴以及与有机半导体材料结合应用，也是目前世界尖端科技领域的发展趋势。现有的有机存储器件大多采用多层薄膜结构，结构相对比较复杂，因为每多一道工序，稳定性和成品率就会下降一部分。同时，复杂的多层结构意味着较多的生产难度和成本。

发明内容：

本发明的目的是为了发挥有机薄膜存储器的低成本，易加工的优点，克服多层薄膜存在结构复杂等不足之处，提供一种结构简单、性能优良、制备方法简易、成本低廉的利用导电玻璃(ITO)和有机物(AIDCN)反应自发在交叉点生成具有存储效应的纳米点的单层有机交叉点结构的电学存储器

本发明的另一个目的是为所述单层有机交叉点结构的电学存储器提供一种便于工业化生产的制备方法。

本发明的单层有机交叉点结构的电学存储器，其结构包括基板、条形底电极、有机小分子层和条形顶电极，所述条形底电极镀在基板上，有机小分子层蒸镀在条形底电极和基板上，条形顶电极与条形底电极呈交叉状并蒸镀在有机小分子层上。

上述基板选用玻璃或硅片或陶片；条形底电极的选用导电金属氧化物，如氧化铟锡或掺杂氟的氧化锡或氧化锌；有机小分子选用8-羟基喹啉铝或AIDCN或足球浠。

本发明的电学存贮器的制备方法，主要包括下述步骤：

A)制备条形底电极：将镀有导电金属氧化物层的基板，用光刻或蚀刻法将基板上的导电金属氧化物层相间刻成相互平行的细条形，留存在基板上的导电金属氧化物条即为条形底电极，然后将刻有条形底电极及其基板依次浸入去离子水、丙酮、异丙醇中，分别用超声波清洗干净，取出干燥后为条形底电极板，备用；

B)将干燥后的条形底电极板置于真空镀膜机中热蒸镀一层的有机小分子层，再在有机小分子层表面蒸镀一层金属膜后取出；

C)取出后用光刻或蚀刻法将金属膜相间刻成与条形底电极呈交叉状的相互平行的细长形金属条即为条形顶电极，再依次浸入去离子水、丙酮、异丙醇中，分别用超声波清洗干净，取出干燥后为存储芯片；

D)将存储芯片接上引线和封装后即为电学存储器，各条形底电极与条形顶电极交叉点之间的界面上可自发形成的纳米点即为电学存储器的各存储单元。

以上所述的条形底电极和条形顶电极的宽度选为0.001-0.2mm，热蒸镀的有机小分子层的厚度选为50-500nm，真空镀膜机的蒸镀速度可选0.1-10nm/s。

本发明的单层有机交叉点结构电学存储器，通过外加电压，电荷注入进纳米点结构中，从而使得器件中电流传输特性发生明显改变，电流密度大幅度的提高。这样，在同一电压下，在不同的电学状态器件则将呈现出数值相差极大的电流密度。而低电流密度状态，则可以被视为状态“0”；相反，高电流密度状态则视为状态“1”。从而，可以实现电学二进制存储效应。此器件由于是在两个电极之间仅有一层功能层的单层有机存储器件，所以具有结构简单、新颖，而且器件性能优良(能够满足工业上对此类器件的要求)，同时还具有制备方法简易、成本低廉等优点。

附图说明

图1是本发明的电学存储器的局部放大结构示意图；

图2是在条状顶电极与条状底电极的交叉点之间的界面上自发形成的纳米点结构图；

图3是本发明的电学存储器件电流密度-电压特性图。

具体实施方式

参见附图1，本发明的单层有机交叉点结构的电学存储器，其结构包括基板4、条形底电极3、有机小分子层2和条形顶电极1，所述条形底电极3镀在基板4上，有机小分子层2蒸镀在条形底电极3和基板4上，条形顶电极1与条形底电极3呈交叉状并蒸镀在有机小分子层2上。

所述基板选用玻璃或硅片或陶片；条形底电极的选用导电金属氧化物，如氧化铟锡(ITO)或掺杂氟的氧化锡(FTO)或氧化锌(ZnO)；有机小分子选用8-羟基喹啉铝(ALQ3)或AIDCN或足球浠(C60)。

刻电学存储器的制备方法主要包括下述步骤：

A)制备条形底电极：将镀有导电金属氧化物层的基板4，用光刻或蚀刻法将基板4上的导电金属氧化物层相间刻成相互平行的细条形，留存在基板上的导电金属氧化物条即为条形底电极3，然后将刻有条形底电极3及其基板4依次浸入去离子水、丙酮、异丙醇中，分别用超声波清洗干净，取出干燥后为条形底电极板，备用；

B)将干燥后的条形底电极板置于真空镀膜机中热蒸镀一层的有机小分子层2，再在有机小分子层表面蒸镀一层金属膜后取出；

C)取出后用光刻或蚀刻法将金属膜相间刻成与条形底电极呈交叉状的相互平行的细长形金属条即为条形顶电极1，再依次浸入去离子水、丙酮、异丙醇中，分别用超声波清洗干净，取出干燥后为存储芯片；

D)将存储芯片接上引线和封装后即为电学存储器，各条形底电极3与条形顶电极1交叉点之间的界面上可自发形成的纳米点即为电学存储器的各存储单元。

为了保证质量和便于操作，所述条形底电极3和条形顶电极1的宽度可选为0.001-0.2mm，热蒸镀的有机小分子层2的厚度选为50-500nm，真空镀膜机的蒸镀速度可选0.1-10nm/s。

附图2为本发明的单层交叉点结构的电学存储器件的电子衍射显微镜的剖面显微图。插图显示在有机小分子(AIDCN)与导电金属氧化物(ITO)的界面上，通过原位生长的方法形成的直径约10nm左右的纳米点结构(深色点状物)。

图3给出了本发明的单层交叉点结构的电学存储器在反向循环扫描电压作用下的I-V电学特性测量曲线(扫描速率为100mV/s)图，电压从0V扫到-6V然后再回扫到0V。当电压超过阈值后在相同的电压处，可以清楚地分辨出一个高导状态(开状态或者“1”状态)和一个低导状态(关状态或者“0”状态)器件的起始导电态为低导状态，电流密度处于10^-7-10^-5的数值范围，当偏压达到一个阈值电压，该器件中为-1.6V时电流密度跳跃到高导状态，(图3中扫描曲线1)之后当偏压再从-6V扫回0V，电流密度保持在高导状态，并遵循欧姆定律。如果偏压再次循环扫描一次，器件仍然保持在高导状态(图3中扫描曲线2).当加上反向电压在使用-1V为读写电压时，可获得10³的开关比(即高电流密度值除以低电流密度值)。擦除过程的实现，即将器件从高导状态返回至低导状态，只需反向扫描电压至约3V.这时，器件状态回归至“0”，即加载读取电压(-1V)时通过器件的电流密度处于低数值状态(相同于扫面曲线1中0-(-1.6V)段曲线)。进一步，提高电压到较高电压时可以使得器件再一次从低电流密度状态转变到高电流密度状态。因而，器件可多次重复写擦除过程，并保持很好的电学稳定性。这种电流密度-电压特性体现了器件的电学双稳态性能，并且显示了其非挥发性的存储效应。

Claims

1、一种单层有机交叉点结构的电学存储器，其特征在于包括基板、条形底电极、有机小分子层和条形顶电极，所述条形底电极镀在基板上，有机小分子层蒸镀在条形底电极和基板上，条形顶电极与条形底电极呈交叉状并蒸镀在有机小分子层上。

2、如权利要求1所述的单层有机交叉点结构的电学存储器，其特征在于基板选用玻璃或硅片或陶片；条形底电极的选用导电金属氧化物，如氧化铟锡或掺杂氟的氧化锡或氧化锌；有机小分子选用8-羟基喹啉铝或AIDCN或足球浠。

3、权利1或2所述电学存贮器的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

4、如权利要求3所述的电学存贮器的制备方法，其特征在于在所述条形底电极和条形顶电极的宽度选为0.001-0.2mm，热蒸镀的有机小分子层的厚度选为50-500nm，真空镀膜机的蒸镀速度选为0.1-10nm/s。