CN113782565B - 一种体异质结有机场效应晶体管存储器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器，自下到上依次包括：栅电极、栅绝缘层、电荷传输层、缓冲层、有机体异质结半导体层，有机体异质结半导体层上面分别沉淀有源极和漏极，有机体异质结半导体层包括n型半导体和p型半导体，n型半导体和p型半导体皆为有机材料，有机体异质结半导体层采用协同蒸发n型半导体和p型半导体制得。本发明可以制备工艺相较于多层结构有机异质结器件更为简单，通过电编程即可实现双极性存储特性，可以在空气中稳定运行，不受使用环境限制，有效的降低了制备成本。本发明还公开了制备上述体异质结有机场效应晶体管的方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种体异质结有机场效应晶体管存储器及其制备方法。
背景技术
近年来，各种有机化合物的广泛应用为有机电子学的发展提供了广泛的前景，在这样的环境下，有机发光二极管、有机光伏电池、有机晶体管等一系列有机器件基于有机材料的器件取得了重大进展。有机场效应晶体管是一种重要的有机电子元件，广泛应用于传感器、显示器、存储器等电子设备。其中，有机场效应晶体管存储器因其高超的灵活性，低廉的成本，多种材料的兼容性收到了业界广泛的关注。因此，对于有机场效应晶体管存储器的要求也在不断提升，包括更高的载流子迁移率，更低的阈值电压，更大的存储窗口以及更好的稳定性。由于异质结的特殊性质，在有机场效应晶体管存储器中，其始终备受关注。拥有异质结结构的有机场效应晶体管存储器，由于n型半导体和p型半导体的存在，空穴和电子都可以作为主要载流子，因此，异质结器件可以实现双极性存储特性。相较于只有单一类型载流子存在的单极性的有机场效应晶体管存储器，双极性器件为实现更大的存储窗口提供了可能。此外通过合适的材料选择，使n型材料和p型材料的能级进行匹配，形成类量子阱结构。稳定的类量子阱结构可以有效的降低载流子注入需要克服的势垒，提高器件的迁移率，降低器件开启所需要的阈值电压。
在先前的研究工作中，科研工作者制备了多层结构的异质结有机场效应晶体管存储器，但该类型器件制备工艺复杂，器件稳定性差。此外，也有许多利用双极性材料制备晶体管存储器追求更高的性能，但器件往往必须在惰性气体环境下运行，而不能稳定的在空气环境中使用，这无疑限制了器件的实际应用。因此，利用常规方法很难发挥器件的最佳性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有异质结场效应晶体管存储器制备工艺复杂，不能稳定运行的技术问题。本发明提供了一种体异质结有机场效应晶体管存储器及其制备方法，可以降低制备难度，提高体异质结有机场效应晶体管存储器的稳定性，实现了较好的存储性能和维持特性，可以在空气环境中稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器，自下到上依次包括：栅电极、栅绝缘层、电荷传输层、缓冲层、有机体异质结半导体层，有机体异质结半导体层上面分别沉淀有源极和漏极，有机体异质结半导体层包括n型半导体和p型半导体，n型半导体和p型半导体皆为有机材料，有机体异质结半导体层采用协同蒸发n型半导体和p型半导体制得。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器，n型半导体为P13，p型半导体为并五苯。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器，P13与并五苯的混合体积比为1：1，有机体异质结半导体层的厚度为38nm。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器，缓冲层采用p型半导体并五苯，缓冲层厚度为3-18nm。
本发明的实施方式还公开了一种上述体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置电荷传输层溶液：将聚合物四甲基哌啶醇溶解于有机溶剂中；
(2)制备电荷传输层：将步骤(1)的电荷传输层溶液旋涂于基片上表面，基片为栅电极、栅绝缘层自下而上依次形成；
(3)制备缓冲层：在电荷传输层上真空蒸镀缓冲层；
(4)制备有机体异质结半导体层：采用协同蒸发的方法，在缓冲层上以均匀蒸发速度真空蒸镀n型半导体和p型半导体，制得有机体异质结半导体层；
(5)制备源漏电极：在有机体异质结半导体层上真空蒸镀源漏电极。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，步骤(4)中，真空蒸镀的真空度控制在5×10-4Pa以下，蒸镀速率为通过晶振控制有机体异质结半导体层厚度为38nm。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，步骤(1)中，有机溶剂为甲苯，电荷传输层溶液中聚合物四甲基哌啶醇的浓度为3mg/ml。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，步骤(2)中，旋涂的转速为3000转/秒，旋涂时间为30秒。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，步骤(3)中，真空蒸镀的真空度控制在5×10-4Pa以下，蒸镀速率为缓冲层的厚度为3-18nm。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，步骤(5)中，源漏电极采用铜或金，控制真空蒸镀的速率为控制源漏电极的厚度为60-100nm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用的材料易获取，价格低廉，制备方式简单易行；
2、基于能带理论，将P13与P5结合使用，制备连续的类量子阱体异质结结构，使空穴和电子都可以作为载流子存在，使器件呈现双极性特性，提高了器件存储窗口；
3、降低了先前采用叠层方法制备类量子阱异质结半导体层时需要严格控制制备环境的难度，具有很高的重复率；
4、连续的类量子阱结构基于有效的降低了载流子的注入势垒，有效的提高了器件的迁移率和阈值电压，为高性能应用提供了可能；
5、相较于单一类型半导体材料存储器件，该器件由于异质结的存在，在正向编程过程中不受条件限制，只需要施加编程电压即可完成正向写入，而不需要施加光照作为辅助；
6、本发明所制备的晶体管存储器具有双极性的存储特性，可以在空气中运行，共同处于体异质结半导体层中的并五苯对P13起到了封装的作用，提高了器件的稳定性，解决了n型半导体P13在空气中容易变质的问题，可能为将来有机存储邻域提供新的技术思路和原型器件。
附图说明
图1示出本发明实施例体异质结有机场效应晶体管存储器的结构示意图；
图2示出本发明实施例体异质结有机场效应晶体管存储器的缓冲层的AFM图；
图3示出本发明实施例体异质结有机场效应晶体管存储器的有机体异质结半导体层的AFM；
图4示出本发明实施例体异质结有机场效应晶体管存储器的转移特性曲线；
图5示出本发明实施例体异质结有机场效应晶体管存储器的输出特性曲线；
图6示出本发明实施例体异质结有机场效应晶体管存储器的存储转移曲线；
图7示出本发明实施例3体异质结有机场效应晶体管存储器的维持时间曲线；
图8示出本发明实施例3体异质结有机场效应晶体管存储器的读写擦循环特性曲线。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种具有有机体异质结半导体层产生双极性存储性能的有机场效应晶体管存储器，如图1所示，存储器器件结构包括：下层的栅电极和覆盖于栅电极之上的栅绝缘层、形成于栅绝缘层之上的电荷传输层、覆盖于电荷传输层之上的缓冲层、覆盖于缓冲层之上的有机体异质结半导体层、形成于有机体异质结半导体层表面沟道区域两侧的源漏电极；其中，有机体异质结半导体层包括n型半导体和p型半导体，n型半导体和p型半导体皆为有机材料，有机体异质结半导体层采用协同蒸发n型半导体和p型半导体制得。
可选地，n型半导体为P13，p型半导体为并五苯。
可选地，P13与并五苯的混合体积比为1：1，有机体异质结半导体层的厚度为38nm。
可选地，缓冲层采用p型半导体并五苯，缓冲层厚度为3-18nm。
可选地，栅电极为重掺杂n型硅片材料，栅绝缘层为一层厚度为50nm的二氧化硅。
本发明还提供了上述具有有机体异质结半导体层产生双极性存储性能的有机场效应晶体管存储器的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)配置电荷传输层溶液：将聚合物四甲基哌啶醇TMP溶解于有机溶剂甲苯中形成聚合物溶液，水浴加热2h使聚合物四甲基哌啶醇TMP完全溶解，溶液中TMP的浓度为3mg/ml；
(2)制备基片：选择n型重掺杂硅作为衬底，包括下层栅电极和上层热生长作为栅绝缘层的50nm二氧化硅，将基片裁切成1.5×1.5cm2的规格，斜45°摆放在架子上，置于烧杯内，加入丙酮浸没硅片衬底，超声15min，倒掉丙酮；随后加入乙醇、去离子水，重复于丙酮处理硅片衬底时相同的操作，随后用氮气吹干表面，并置于120℃的烘箱中30min，彻底烘干衬底；
将经过干燥处理的硅片衬底放置于紫外清洗机中处理10min，以进一步清理衬底表面剩余杂质；
(3)制备电荷传输层：对步骤(2)制备的基片清洁干净后，将步骤(1)的电荷传输层溶液旋涂于基片上表面，即栅绝缘层上表面，其中，电荷传输层的旋涂参数为转速3000rpm/s，旋涂时间为30秒，随后立即将旋涂有电荷传输层的基片放入80℃的烘箱中退火15min，清除表面残余溶剂；
随后在进行上述处理后的电荷传输层上依次真空蒸镀缓冲层、有机体异质结半导体层及源漏电极，具体如下：
(4)制备缓冲层：首先在电荷传输层上真空蒸镀缓冲层，缓冲层采用p型半导体并五苯，在真空蒸镀设备内首先打开机械泵预抽使真空仓内真空度低于10Pa，随后打开分子泵将舱内真空度控制低于5×10-4Pa，控制蒸镀的速率为通过膜厚检测仪控制制备得到的缓冲层厚度为3-18nm；
(5)制备有机体异质结半导体层：采用热蒸发的方法，在上述制得的缓冲层上以均匀蒸发速度真空蒸镀有机体异质结半导体层，分别采用n型P13和p型并五苯作为半导体材料制备有机体异质结半导体层，控制真空度低于5×10-4Pa，控制蒸镀的速为率通过膜厚检测仪控制制备得到的有机体异质结半导体层厚度为38nm；
(6)制备源漏电极：在有机体异质结半导体层上真空蒸镀源漏电极，在源电极、漏电极之间形成有沟道结构，源漏电极采用的金属材料为铜或金，控制真空度低于5×10-4Pa，控制真空蒸镀的速率为观测膜厚检测仪控制蒸镀厚度为60-100nm。
在上述场效应晶体管存储器制备过程中，实验室的室温始终恒定在25℃，湿度保持在50％以下。
实施例1
(1)配置浓度为3mg/ml的四甲基哌啶醇TMP溶液，需提前至少2h配置，以确保四甲基哌啶醇充分溶解，溶剂均为未经额外处理的甲苯；
(2)制备基片：选择n型重掺杂硅作为衬底，其表面有热生长厚度为50nm的SiO2绝缘层，将硅片衬底裁切成1.5×1.5cm2的规格，斜45°摆放在架子上，置于烧杯内，加入丙酮浸没硅片衬底，超声15min，倒掉丙酮；随后加入乙醇、去离子水，超声15min后倒掉乙醇、去离子水，随后用氮气吹干表面，并置于120℃的烘箱中30min，彻底烘干衬底，然后再将经过干燥的硅片衬底放置于紫外清洗机中10min，进一步清理衬底表面剩余杂质，得到基片；
(3)制备电荷传输层：在通风橱中，湿度大约为45％，将步骤(2)得到的基片固定在旋涂工作台上，随后使用移液枪移取100mg配置好的TMP溶液，垂直均匀的滴在基片上后，立即打开旋涂仪，以3000rpm/s的速度旋涂30s；
旋涂过后立即将基片转移到80℃烘箱退火15min，其中烘箱温度预先设置，保证在衬底硅片在转移进入烘箱前温度已经达到要求；
(4)制备缓冲层：在步骤(3)中制备的电荷传输层薄膜表面真空蒸镀缓冲层并五苯，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，采用蒸镀速率为蒸镀速率通过晶振控制缓冲层的厚度在3nm，制备的缓冲层并五苯薄膜AFM照片如图2(a)；
(5)制备有机体异质结半导体层：在步骤(4)中制备的具有缓冲层的衬底上真空蒸镀体异质结半导体层并五苯/P13，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制半导体层的厚度在38nm，制备的体异质结半导体层并五苯/P13薄膜AFM照片如图3(a)；
(6)制备源漏电极：在制备的有机体异质结半导体层上蒸镀源漏电极，源漏电极采用铜材料制备，电极的制备利用掩模法进行电极的图案化处理，电极掩膜版沟道宽度W＝1500μm，长度L＝100μm，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制电极厚度控制在60-100nm。
实施例2
(1)配置浓度为3mg/ml的四甲基哌啶醇TMP溶液，需提前至少2h配置，以确保四甲基哌啶醇充分溶解，溶剂均为未经额外处理的甲苯；
(2)制备基片：选择n型重掺杂硅作为衬底，其表面有热生长厚度为50nm的SiO2绝缘层，将硅片衬底裁切成1.5×1.5cm2的规格，斜45°摆放在架子上，置于烧杯内，加入丙酮浸没硅片衬底，超声15min，倒掉丙酮；随后加入乙醇、去离子水，超声15min后倒掉乙醇、去离子水，随后用氮气吹干表面，并置于120℃的烘箱中30min，彻底烘干衬底，然后再将经过干燥的硅片衬底放置于紫外清洗机中10min，进一步清理衬底表面剩余杂质，得到基片；
(3)制备电荷传输层：在通风橱中，湿度大约为45％，将步骤(2)得到的基片固定在旋涂工作台上，随后使用移液枪移取100mg配置好的TMP溶液，垂直均匀的滴在基片上后，立即打开旋涂仪，以3000rpm/s的速度旋涂30s；
旋涂过后立即将基片转移到80℃烘箱退火15min，其中烘箱温度预先设置，保证在衬底硅片在转移进入烘箱前温度已经达到要求；
(4)制备缓冲层：在步骤(3)中制备的电荷传输层薄膜表面真空蒸镀缓冲层并五苯，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，采用蒸镀速率为蒸镀速率通过晶振控制缓冲层的厚度在6nm，制备的缓冲层并五苯薄膜AFM照片如图2(b)；
(5)制备有机体异质结半导体层：在步骤(4)中制备的具有缓冲层的衬底上真空蒸镀体异质结半导体层并五苯/P13，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制半导体层的厚度在38nm，制备的体异质结半导体层并五苯/P13薄膜AFM照片如图3(b)；
(6)制备源漏电极：在制备的有机体异质结半导体层上蒸镀源漏电极，源漏电极采用铜材料制备，电极的制备利用掩模法进行电极的图案化处理，电极掩膜版沟道宽度W＝1500μm，长度L＝100μm，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制电极厚度控制在60-100nm。
实施例3
(1)配置浓度为3mg/ml的四甲基哌啶醇TMP溶液，需提前至少2h配置，以确保四甲基哌啶醇充分溶解，溶剂均为未经额外处理的甲苯；
(2)制备基片：选择n型重掺杂硅作为衬底，其表面有热生长厚度为50nm的SiO2绝缘层，将硅片衬底裁切成1.5×1.5cm2的规格，斜45°摆放在架子上，置于烧杯内，加入丙酮浸没硅片衬底，超声15min，倒掉丙酮；随后加入乙醇、去离子水，超声15min后倒掉乙醇、去离子水，随后用氮气吹干表面，并置于120℃的烘箱中30min，彻底烘干衬底，然后再将经过干燥的硅片衬底放置于紫外清洗机中10min，进一步清理衬底表面剩余杂质，得到基片；
(3)制备电荷传输层：在通风橱中，湿度大约为45％，将步骤(2)得到的基片固定在旋涂工作台上，随后使用移液枪移取100mg配置好的TMP溶液，垂直均匀的滴在基片上后，立即打开旋涂仪，以3000rpm/s的速度旋涂30s；
旋涂过后立即将基片转移到80℃烘箱退火15min，其中烘箱温度预先设置，保证在衬底硅片在转移进入烘箱前温度已经达到要求；
(4)制备缓冲层：在步骤(3)中制备的电荷传输层薄膜表面真空蒸镀缓冲层并五苯，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，采用蒸镀速率为蒸镀速率通过晶振控制缓冲层的厚度在12nm，制备的缓冲层并五苯薄膜AFM照片如图2(c)；
(5)制备有机体异质结半导体层：在步骤(4)中制备的具有缓冲层的衬底上真空蒸镀体异质结半导体层并五苯/P13，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制半导体层的厚度在38nm，制备的体异质结半导体层并五苯/P13薄膜AFM照片如图3(c)；
(6)制备源漏电极：在制备的有机体异质结半导体层上蒸镀源漏电极，源漏电极采用铜材料制备，电极的制备利用掩模法进行电极的图案化处理，电极掩膜版沟道宽度W＝1500μm，长度L＝100μm，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制电极厚度控制在60-100nm。
实施例4
(1)配置浓度为3mg/ml的四甲基哌啶醇TMP溶液，需提前至少2h配置，以确保四甲基哌啶醇充分溶解，溶剂均为未经额外处理的甲苯；
(2)制备基片：选择n型重掺杂硅作为衬底，其表面有热生长厚度为50nm的SiO2绝缘层，将硅片衬底裁切成1.5×1.5cm2的规格，斜45°摆放在架子上，置于烧杯内，加入丙酮浸没硅片衬底，超声15min，倒掉丙酮；随后加入乙醇、去离子水，超声15min后倒掉乙醇、去离子水，随后用氮气吹干表面，并置于120℃的烘箱中30min，彻底烘干衬底，然后再将经过干燥的硅片衬底放置于紫外清洗机中10min，进一步清理衬底表面剩余杂质，得到基片；
(3)制备电荷传输层：在通风橱中，湿度大约为45％，将步骤(2)得到的基片固定在旋涂工作台上，随后使用移液枪移取100mg配置好的TMP溶液，垂直均匀的滴在基片上后，立即打开旋涂仪，以3000rpm/s的速度旋涂30s；
旋涂过后立即将基片转移到80℃烘箱退火15min，其中烘箱温度预先设置，保证在衬底硅片在转移进入烘箱前温度已经达到要求；
(4)制备缓冲层：在步骤(3)中制备的电荷传输层薄膜表面真空蒸镀缓冲层并五苯，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，采用蒸镀速率为蒸镀速率通过晶振控制缓冲层的厚度在18nm，制备的缓冲层并五苯薄膜AFM照片如图2(d)；
(5)制备有机体异质结半导体层：在步骤(4)中制备的具有缓冲层的衬底上真空蒸镀体异质结半导体层并五苯/P13，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制半导体层的厚度在38nm，制备的体异质结半导体层并五苯/P13薄膜AFM照片如图3(d)；
(6)制备源漏电极：在制备的有机体异质结半导体层上蒸镀源漏电极，源漏电极采用铜材料制备，电极的制备利用掩模法进行电极的图案化处理，电极掩膜版沟道宽度W＝1500μm，长度L＝100μm，控制真空仓内的真空至5.0×10-4Pa以下，控制蒸镀速率通过晶振控制电极厚度控制在60-100nm。
性能测试
如图2所示，其为实施例1-4具有不同厚度的缓冲层的形貌照片。由图2可以看出，由(a)至(d)，随着缓冲层厚度的增加，虽然缓冲层表面粗糙度增加，但相对应的器件结晶程度也不断完善，虽然缓冲层厚度对器件上层体异质结有机半导体层粗糙度影响并不大，上层粗糙度差别不大，但由于结晶程度增加，从而影响了器件的各项性能参数。
如图4-5，图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所制备的存储器的转移特性曲线，图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(d)分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所制备的存储器的输出特性曲线，该电学性能由Keithley4200半导体分析仪在大气环境中进行表征，具体数据如表1所示。
表1场效应晶体管存储器的电学性能
由表1所测试的结果可以看出，本发明制备出类量子阱结构的体异质结半导体层结构的有机场效应晶体管存储器，通过控制缓冲层的厚度调控器件的迁移率和存储窗口产生变化，可以看出随着缓冲层结晶程度增加，该器件的迁移率逐渐提升，对于迁移率的变化首先在3nm(实施例1)和6nm(实施例2)厚度缓冲层的器件中，由于缓冲层表面结晶程度低，存在有较多的缺陷，导致迁移率低，在12nm(实施例3)缓冲层结构的器件中，缓冲层拥有均匀的结晶程度，迁移率大幅度上升，随着缓冲层厚度进一步增加到18nm(实施例4)，由P5构成的缓冲层开始团聚，形成不连续的岛状结构，一方面缺陷增加，另一方面期间表面粗糙度上升，导致器件迁移率下降，总体而言，器件在缓冲层厚度为12nm时显示出最佳的性能。
图6为器件的存储特性转移曲线，其中，(a)、(b)、(c)、(d)分别对应于实施例1-4所制备的存储器，从图中可以看出，随着缓冲层厚度的增加，器件展现了有双极性的存储特性，在厚度为3nm时，P型半导体P5的性能受到抑制，器件仅展现出正向的存储窗口，随着缓冲层厚度的进一步增加，器件性能得到了整体的提升，当厚度增加到6nm、12nm和18nm时，器件的结构稳定，形成了稳定的器件结构，展现出优异的双极性存储特性，即器件具有正向存储窗口和负向存储窗口，此时空穴和电子都可以作为载流子存在，这增大了器件的存储窗口。
图7所示的是本申请实施例3制得的体异质结有机场效应晶体管存储器器件数据保持能力，其中，图(a)是存储器正向存储窗口的维持时间测试，图(b)是存储器负向存储窗口的维持时间，从图中可以看出经过10000s之后，器件的存储开关比仍旧保持在102以上，说明器件的存储可靠性高。相较于先前研究中所报道的双极性存储器件，可以明显地看出器件的维持特性十分稳定，这是由于P5对P13起到保护的作用，有效的避免了传统n型半导体不稳定的缺点，可以在空气中稳定的运行。
图8示出本申请实施例3制得的体异质结有机场效应晶体管存储器的写入-读取-擦除-读取特性，其中，图(a)是存储器正向存储窗口的读写擦循环特性曲线，图(b)是存储器负向存储窗口的读写擦循环特性曲线，数据也表明该存储器具有良好的反复擦写能力，经过一百次的擦写循环后，器件的擦写窗口基本没有变化。
所有的测试结果表明，本专利所设计的通过协同蒸发的手段处理的具有双极性存储性能的体异质结半导体层有机场效应晶体管存储器，具有较好的晶体管性能。通过对缓冲层厚度的调控和连续的类量子阱结构，降低了载流子的注入势垒，进而有效的提高了器件的迁移率，降低了器件的阈值电压，相较于往常通过叠层工艺制备有机异质结结构的有机场效应晶体管存储器有效的避免了繁琐的制备工艺，可以再空气中稳定运行，通过电编程即可完成操作，不受条件限制，成本低，便于大范围制备。此外，通过表面结晶程度和能带关系的异质结结构改变调节器件性能给未来的制备提供了全新的观点。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种体异质结有机场效应晶体管存储器，自下到上依次包括：栅电极、栅绝缘层、电荷传输层、缓冲层、有机体异质结半导体层，所述有机体异质结半导体层上面分别沉淀有源极和漏极，其特征在于：所述有机体异质结半导体层包括n型半导体和p型半导体，所述n型半导体和p型半导体皆为有机材料,所述有机体异质结半导体层采用协同蒸发所述n型半导体和p型半导体制得；
所述存储器为双极性存储器件；
所述n型半导体为P13，所述p型半导体为并五苯；所述P13与所述并五苯的混合体积比为1：1，所述有机体异质结半导体层厚度为38nm；
所述缓冲层采用p型半导体并五苯，所述缓冲层厚度为6-18nm。
2.一种如权利要求1所述的体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置电荷传输层溶液：将聚合物四甲基哌啶醇溶解于有机溶剂中；
(2)制备电荷传输层：将步骤(1)的电荷传输层溶液旋涂于基片上表面，所述基片为栅电极、栅绝缘层自下而上依次形成；
(3)制备缓冲层：在所述电荷传输层上真空蒸镀缓冲层；
(4)制备有机体异质结半导体层：采用协同蒸发的方法，在所述缓冲层上以均匀蒸发速度真空蒸镀n型半导体和p型半导体，制得有机体异质结半导体层；
(5)制备源漏电极：在所述有机体异质结半导体层上真空蒸镀源漏电极。
3.如权利要求2所述的体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述真空蒸镀的真空度控制在5×10-4Pa以下，蒸镀速率为通过晶振控制所述有机体异质结半导体层厚度为38nm。
4.如权利要求2所述的体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为甲苯，所述电荷传输层溶液中聚合物四甲基哌啶醇的浓度为3mg/ml。
5.如权利要求2所述的体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述旋涂的转速为3000转/秒，所述旋涂时间为30秒。
6.如权利要求2所述的体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空蒸镀的真空度控制在5×10-4Pa以下，蒸镀速率为所述缓冲层的厚度为12-18nm。
7.如权利要求2所述的体异质结有机场效应晶体管存储器的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述源漏电极采用铜或金，控制真空蒸镀的速率为控制源漏电极的厚度为60-100nm。
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| 基于并五苯和P13的双极型有机场效应发光晶体管的研究;王益政;中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑;2017年(第02期);I135-567p1-p49 * |
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