CN106098942A - 一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法 - Google Patents
一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106098942A CN106098942A CN201610622661.7A CN201610622661A CN106098942A CN 106098942 A CN106098942 A CN 106098942A CN 201610622661 A CN201610622661 A CN 201610622661A CN 106098942 A CN106098942 A CN 106098942A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- field effect
- memorizer
- effect tube
- pillar structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 125000005605 benzo group Chemical group 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 7
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical group CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007334 memory performance Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法，涉及半导体行业存储器技术和生物薄膜技术领域。所述纳米柱结构有机场效应晶体管存储器包括源漏电极、有机半导体层、第二类栅绝缘层、第一类栅绝缘层、栅电极以及衬底，所述有机半导体层与第二类栅绝缘层之间设有纳米柱薄膜层。本发明的有益效果是，通过简单的旋涂工艺制备形貌可控的纳米柱薄膜且改进了器件的存储性能，使其存储容量、存储速度、存储稳定性及其反复擦写可靠性能得到很大提升，并且降低了器件制备成本，具有很大的商业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及有机半导体行业存储器技术和生物薄膜技术领域，具体涉及一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法。
背景技术
有机电子器件诸如有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OPV)、传感器等，一方面因其材料来源广泛、成本低廉、质量轻、机械柔性等特点，另一方面因其可扩展的制造工艺和小尺度结构，因此引起了学术界和商业界广泛的关注和研究。存储器作为电子器件用于数据收集、处理、存储和交流的一个重要的部分，而基于有机场效应晶体管的存储器由于具有高存储密度，容易大规模集成，无破坏性读出，电介体材料的溶解性和与互补氧化物半导体具有很好的兼容性等引起了国内外科学工作者广泛的关注。
到目前为止，有机场效应晶体管存储器得到了迅速的发展，但是由于其写入和擦除速度慢、存储容量低、稳定性差等限制了其商业化和大规模的应用。因此为了实现高容量存储、较快的写入和擦除速度和高稳定性的存储器件，许多课题组进行了大量的研究。很多课题组通过分子设计，例如引入新的官能团(OrganicElectronics,2015,27,18-23)、改变共轭的长度(JOURNAL OF MATERIALSCHEMISTRY,2012,22,2120-2128)、星状化合物(Adv.Electron.Mater.2016,2,1500300)等来提高存储密度和稳定性，但是这些新材料开发成本高、周期长和工艺流程复杂、设备造价比较高等缺点。其次很多课题组为了简化制备工艺和降低成本，通过物理方法包括厚度效应、温度效应、亲水效应等方法来提高存储密度，虽然上述措施在某些程度上均能提升器件的存储性能，但是器件的稳定性会下降。申请公布号为CN104916647A的专利文件中公开了一种场效应晶体管存储器，其包括源漏电极和衬底，但是未包含纳米柱薄膜层作为电荷捕获层，因此器件的存储密度和稳定性不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，在现有材料的基础上采用物理方法制备形貌可控的纳米柱，并将其应用在有机场效应晶体管存储器中，以实现高密度、高速度、高稳定性和忍耐力良好的存储器件。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，包括源漏电极、有机半导体层、第二类栅绝缘层、第一类栅绝缘层、栅电极以及衬底，所述有机半导体层与第二类栅绝缘层之间还设有纳米柱薄膜层。
进一步地，所述纳米柱薄膜层中的材料为溶解度高且疏水性强的大分子。
进一步地，所述溶解度高且疏水性强的大分子为风车格子(WG3)。
进一步地，所述第二类栅绝缘层为亲水性的聚合物。
进一步地，所述亲水性的聚合物为三羟甲基丙烷。
进一步地，所述纳米柱薄膜层的厚度为15～25nm；所述第一类栅绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为300nm；所述有机半导体层的材料为并五苯；所述源漏电极的材料为金属金。
进一步地，所述有机半导体层并五苯采用热真空蒸镀成膜法成膜，蒸镀速率为真空度控制在6×10-4pa～6×10-5pa，采用晶振控制厚度在40～50nm；所述源漏电极金的制备方法为热真空蒸镀法，蒸镀速率为真空度控制在6×10-4pa-10-5pa，采用晶振控制厚度在60-80nm。
进一步地，所述衬底为高掺杂硅片，所述栅电极为高掺杂硅。
本发明还提供了上述纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置亲水性的聚合物溶液和疏水性的大分子溶液，溶于低沸点溶剂，浓度均为3mg/ml，将二者按照体积比5:1的比例混合，进行超声处理。
(2)选择衬底材料作为基片，并在衬底上形成栅电极和第一类栅绝缘层，第一类栅绝缘层薄膜的厚度为50～300nm，清洗干净基片后烘干。
(3)将烘干后的洁净基片紫外臭氧处理3～5min。
(4)将步骤(3)中制备的基片上面旋涂步骤(1)配置好的混合溶液，厚度为15-25nm，将旋涂好的样品于干燥箱中(80℃)干燥。
(5)在步骤(4)中干燥后的样品上面真空蒸镀半导体层和源漏电极。
进一步地，所述步骤(1)中的低沸点溶剂为甲苯，且需除水处理；所述步骤(4)中的旋涂过程在空气中进行，湿度控制在70％以下。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将纳米柱薄膜及其制备方法应用在有机场效应晶体管存储器当中，提供了一种高密度、高速度、高稳定性的存储器件。纳米柱薄膜将诱导有机半导体层周期性生长，增加了有机半导体和存储层之间的接触面积。这种较大的接触面积，一方面增加了写入速度、写入窗口；另一方面，增强了光生激子的分离效率，加快了擦除速度。另外，纳米柱之间相互分离的结构，会抑制存储电荷的横向扩散，实现高稳定性的存储。上述纳米柱的制备方法中，利用两种物质的溶解度和亲疏水性的差异，在旋涂过程中首先发生纵向相分离产生双层结构，再利用马拉高尼效应原理，产生横向相分离，由于严格控制混合的比例，会抑制完整的横向相分离，因此得到均匀的纳米柱。该方法不需要模板，仅通过旋涂制备，工艺简单，便于操作。
附图说明
图1为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的结构示意图；
图2为本发明中风车格子WG3纳米柱结构二维和三维的AFM照片；
图3为本发明中有机半导体层的AFM照片；
图4为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的转移特性曲线；
图5为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的输出特性曲线；
图6为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的存储窗口曲线；
图7为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的写入-读取-擦除-读取特性曲线；
图8为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的存储性能维持时间特性曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。但应当说明的是，这些实施方式并非是对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
图1为本实施方式所提供的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的结构示意图，由图1可以看出，该纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，从上至下依次包括源漏电极、有机半导体层、纳米柱薄膜层、第二类栅绝缘层、第一类栅绝缘层、表面有一定厚度的二氧化硅的衬底。
需要说明的是，纳米柱薄膜层的厚度为15～25nm，纳米柱薄膜层中的材料为溶解度高且疏水性强的大分子，优选地，该溶解度高且疏水性强的大分子为风车格子(WG3)。
第二类栅绝缘层为亲水性的聚合物，优选地，上述亲水性的聚合物材料为三羟甲基丙烷。
第一类栅绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为300nm，有机半导体层的材料为并五苯，源漏电极的材料为金属金。
有机半导体层并五苯采用热真空蒸镀成膜法成膜，蒸镀速率为真空度控制在6×10-4pa～6×10-5pa，采用晶振控制厚度在40～50nm；源漏电极金的制备方法为热真空蒸镀法，蒸镀速率为真空度控制在6×10-4pa-10-5pa，采用晶振控制厚度在60-80nm。
衬底为高掺杂硅片，栅电极为高掺杂硅。
本实施方式还提供了上述纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置风车格子(WG3)和三羟甲基丙烷(TMP)溶液，溶剂为甲苯(Toluene)溶液浓度均为3mg/ml，静置24h，使其分散均匀；将三羟甲基丙烷溶液和风车格子溶液按照体积比为5:1混合，进行超声处理，得到均匀地混合溶液。
(2)将表面有300nm二氧化硅的重掺杂的硅依次用丙酮、乙醇、去离子水各超声清洗10min，超声频率为100KHz，再用高纯氮气将基片表面液体吹干以保证基片表面洁净，之后放入120℃的烘箱中烘干。
(3)在步骤(2)中干燥好的基片放置在紫外臭氧机中处理5min。
(4)将步骤(3)处理好的基片表面旋涂步骤(1)中配置好的混合溶液，旋涂转速为低转速3000r/min，旋涂时间30s，纳米柱薄膜层厚度控制在15-25nm左右。
(5)将步骤(4)旋涂完的基片放在80℃的加热台上干燥退火30min，制备的薄膜AFM照片如图2所示。图2是在基片上旋涂且退火后薄膜的表面形貌，从形貌图可以看出产生了均一的直径，高度分别为100nm和15nm左右的纳米柱及其粗糙度，较小的粗糙度有利于并五苯的生长。
上述步骤中的纳米柱是由于位阻胺和纳米柱材料在甲苯中溶解度及其亲疏水性非常大的差别，首先由于纵向相分离，导致分成两层。但是由于旋涂过程中薄膜逐渐变薄，表面的溶剂效应挥发速度大于体内，会形成浓度梯度，而表面张力会随着浓度的改变而改变，因此会导致马拉高尼不稳定，但是通过控制混合的比例，会抑制完整的横向相分离，因此可以得到均匀的纳米柱。
(6)在步骤(5)中制备的薄膜表面真空蒸镀有机半导体层并五苯，蒸镀速率为真空度控制在6×10-5pa～6×10-4pa，采用晶振控制厚度在40～50nm；制备的有机半导体层AFM照片如图3所示，图3是在纳米柱薄膜上面蒸镀一层有机半导体并五苯作为电荷传输层，由图3可以看出，并五苯薄膜随着纳米柱呈现周期性生长。在制备的薄膜表面加上掩模板进行图案化处理，真空蒸镀金充当源漏电极，蒸镀速率控制厚度在60～80nm；掩模板的沟道宽度为2000μm，长度为100μm，所述源漏电极金的制备方法为真空蒸镀法。
(7)器件制备完成后，其电学性能由吉时利4200半导体分析仪进行表征。
图4为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的转移特性曲线，由图4可以看出，迁移率达到0.33cm2/Vs，开关比达到106。
图5为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的输出特性曲线，在不同的栅极电压(0、-8、-16、-24、-32、-40V)下，源漏电流和源漏电压的变化关系，分析图5可以看出，器件具有较好的场效应。
图6为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的存储窗口曲线，从图中可以看出，器件的负向写入窗口很大，而且仅施加时间为1s、强度为5mW/cm2的可见光就可完全擦除回初始位置，体现器件具有较高的存储密度及其较快的操作速度特性。
图7为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的写入-读取-擦除-读取特性曲线，图7代表的是器件的耐受性测试，反映器件的反复擦写的能力。首先给器件施加一个-100V脉冲，大量的空穴存储到纳米柱中，后用栅极电压为-25V去读取电流的值。然后加30V脉冲和光照同时作用到器件，存储到纳米柱中的空穴被中和，再用栅极电压为-25V去读取电流的值。依次按照上面脉冲交换施加。图7中的写入-读取-擦除-读取特性数据表明该存储器具有良好的反复擦写能力，经过一定周期的擦写循环后，器件的擦写窗口基本没有变化。
图8为本发明纳米柱结构有机场效应晶体管存储器测试的存储性能维持时间特性曲线。图8反映的是器件存储的稳定性，首先给器件施加一个负向电压(-100V)时间为1秒的脉冲，大量的空穴存储到纳米柱中，通过测试电流的变化来测试它的稳定性，利用栅极电压(-25V)每隔一秒读取一次电流的值，一直测试10000秒，我们定义为OFF态。然后把器件置于光照环境中，纳米柱中存储的空穴被中和，同样以电流的形式来测试稳定性，利用栅极电压(-25V)每隔一秒读取一次电流的值，一直测试10000秒，我们定义为ON态。从图中可以看出经过10000s后，器件的存储开关比仍旧保持在105以上，说明器件的存储可靠性高。
上述纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的制备方法，采用简单的溶液旋涂法制备形貌可控的纳米柱薄膜并将其作为电荷捕获层应用于有机场效应晶体管存储器中，由于纳米柱薄膜与活性层之间具有巨大的接触面积及其纳米柱之间不完全连续的结构，实现了较快的操作速度、较高的存储密度、优异的非易失性和稳定的读写擦耐受性，且器件制备工艺简单和器件制备成本降低，是一种非常具有应用前景的方法。
本实施方式将纳米柱薄膜及其制备方法应用在有机场效应晶体管存储器当中，纳米柱薄膜将诱导有机半导体层周期性生长，增加了有机半导体和存储层之间的接触面积。这种较大的接触面积，一方面增加了写入速度、写入窗口；另一方面，增强了光生激子的分离效率，加快了擦除速度。另外，纳米柱之间相互分离的结构，会抑制存储电荷的横向扩散，实现高稳定性的存储。通过纳米柱结构的表面形貌表征和器件电学性能的测试，可以得到纳米柱结构的电荷存储层对有机场效应晶体管存储器性能有很大的改善。
本发明提供的这种纳米柱的制备方法，简单的利用两种物质的溶解度和亲疏水性的差异，在旋涂过程中首先发生纵向相分离产生双层结构。再利用马拉高尼效应原理，产生横向相分离，由于严格控制混合的比例，会抑制完整的横向相分离，因此得到均匀的纳米柱。该方法不需要模板，仅通过旋涂制备，工艺简单，便于操作，降低了人力成本。
本发明采用纳米柱作为电荷存储层的这种有机场效应晶体管存储器结构，能够在不增加工艺复杂度并且在简单的设备制备的前提下，提高了存储密度、操作速度及其稳定性。提供了一种简单有效的方法来实现高密度、高速度、高稳定性的存储器件，具有潜在的商业价值。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，包括源漏电极、有机半导体层、第二类栅绝缘层、第一类栅绝缘层、栅电极以及衬底，其特征在于，所述有机半导体层与第二类栅绝缘层之间还设有纳米柱薄膜层。
2.根据权利要求1所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述纳米柱薄膜层的材料为溶解度高且疏水性强的大分子。
3.根据权利要求2所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述溶解度高且疏水性强的大分子为风车格子(WG3)。
4.根据权利要求1所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述第二类栅绝缘层为亲水性的聚合物。
5.根据权利要求4所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述亲水性的聚合物为三羟甲基丙烷。
6.根据权利要求1所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述纳米柱薄膜层的厚度为15～25nm；所述第一类栅绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为300nm；所述有机半导体层的材料为并五苯；所述源漏电极的材料为金。
7.根据权利要求6所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述有机半导体层并五苯采用热真空蒸镀成膜法成膜，蒸镀速率为真空度控制在6×10-4pa-6×10-5pa，采用晶振控制厚度在40～50nm；所述源漏电极金的制备方法为热真空蒸镀法，蒸镀速率为真空度控制在6×10-4pa-10-5pa，采用晶振控制厚度在60-80nm。
8.根据权利要求1所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器，其特征在于，所述衬底为高掺杂硅片，所述栅电极为高掺杂硅。
9.一种如权利要求1-8任一所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配置亲水性的聚合物溶液和疏水性的大分子溶液，溶于低沸点溶剂，浓度均为3mg/ml，将二者按照体积比5:1的比例混合，进行超声处理；
(2)选择衬底材料作为基片，并在衬底上形成栅电极和第一类栅绝缘层，第一类栅绝缘层薄膜的厚度为50～300nm，清洗干净基片后烘干；
(3)将烘干后的洁净基片紫外臭氧处理3～5min；
(4)将步骤(3)中制备的基片上面旋涂步骤(1)配置好的混合溶液，厚度为15-25nm，将旋涂好的样品于干燥箱中(80℃)干燥；
(5)在步骤(4)中干燥后的样品上面真空蒸镀半导体层和源漏电极。
10.根据权利要求9所述的纳米柱结构有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的低沸点溶剂为甲苯，且需除水处理；所述步骤(4)中的旋涂过程在空气中进行，湿度控制在70％以下。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610622661.7A CN106098942B (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610622661.7A CN106098942B (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106098942A true CN106098942A (zh) | 2016-11-09 |
| CN106098942B CN106098942B (zh) | 2019-09-20 |
Family
ID=57479690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610622661.7A Active CN106098942B (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106098942B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106920879A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-04 | 南京邮电大学 | 一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法 |
| CN109545966A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-29 | 中通服咨询设计研究院有限公司 | 一种基于量子点的有机场效应晶体管浮栅型存储器及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007136350A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Nanyang Technological University | Organic memory device and method of its manufacture |
| US20080096306A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Subramanya Mayya Kolake | Semiconductor device and method for forming the same |
| CN105646529A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-08 | 南京邮电大学 | 芴基风车格子及其制备和应用方法 |
| CN105810820A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-27 | 南京邮电大学 | 一种多孔结构有机场效应晶体管光敏存储器及其制备方法 |
-
2016
- 2016-07-29 CN CN201610622661.7A patent/CN106098942B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007136350A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Nanyang Technological University | Organic memory device and method of its manufacture |
| US20080096306A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Subramanya Mayya Kolake | Semiconductor device and method for forming the same |
| CN105646529A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-08 | 南京邮电大学 | 芴基风车格子及其制备和应用方法 |
| CN105810820A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-27 | 南京邮电大学 | 一种多孔结构有机场效应晶体管光敏存储器及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106920879A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-04 | 南京邮电大学 | 一种自组装的天然纳米柱薄膜的形成方法 |
| CN109545966A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-29 | 中通服咨询设计研究院有限公司 | 一种基于量子点的有机场效应晶体管浮栅型存储器及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106098942B (zh) | 2019-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106129251B (zh) | 一种柔性钙钛矿电池的结构及其制备方法 | |
| CN105679938B (zh) | 一种螺环小分子浮栅型有机场效应晶体管存储器及其制备方法 | |
| CN106910828B (zh) | 一种具有双层钙钛矿薄膜结构的太阳能电池及其制备方法 | |
| Hoth et al. | Topographical and morphological aspects of spray coated organic photovoltaics | |
| CN106953010A (zh) | 一种基于聚合物掺杂半导体纳米粒子的有机场效应晶体管存储器 | |
| CN104993052A (zh) | 一种多孔结构隧穿层有机场效应晶体管存储器及其制备方法 | |
| CN111952454B (zh) | 一种基于混合型电子传输层的有机光电探测器及其制备方法 | |
| CN106025079A (zh) | 基于有机小分子添加剂的有机太阳能电池及其制备方法 | |
| CN105810820A (zh) | 一种多孔结构有机场效应晶体管光敏存储器及其制备方法 | |
| CN201247782Y (zh) | 一种高效聚合物太阳能电池 | |
| CN108155291A (zh) | 一种双极性大容量有机场效应晶体管存储器及制备方法 | |
| CN109980090A (zh) | 一种高效三元有机太阳电池及其制备方法 | |
| CN109545966A (zh) | 一种基于量子点的有机场效应晶体管浮栅型存储器及其制备方法 | |
| CN106098942B (zh) | 一种纳米柱结构有机场效应晶体管存储器及其制备方法 | |
| CN105280818A (zh) | 一种稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN111548683B (zh) | 一种聚苯乙烯-卟啉衍生物纳米垂直阵列薄膜及其制备方法与应用 | |
| CN106531886A (zh) | 一种基于量子点有机场效应晶体管光敏存储器及其制备方法 | |
| CN102983275A (zh) | 具有水溶性五氧化二钒空穴传输层的聚合物太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109755395A (zh) | 一种应用风刀涂布制备有机聚合物薄膜太阳能电池的方法 | |
| CN107565028B (zh) | 一种基于低温制备热结晶活性层的厚膜有机太阳能电池及其制备方法 | |
| Breazu et al. | On the properties of organic heterostructures prepared with nano-patterned metallic electrode | |
| CN109326713A (zh) | 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 | |
| CN108054169B (zh) | 一种基于纳米浮栅有机场效应晶体管存储器及制备方法 | |
| CN109037449A (zh) | 一种有机场效应晶体管存储器及该存储器的制备方法 | |
| Li et al. | Enhanced electron extraction capability of polymer solar cells via modifying the cathode buffer layer with inorganic quantum dots |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |