DE602004006441T2 - Nichtflüchtiger ferroelektrischer dünnfilm-baustein mit einem organischen ambipolaren halbleiter und verfahren zum verarbeiten eines solchen bausteins - Google Patents

Nichtflüchtiger ferroelektrischer dünnfilm-baustein mit einem organischen ambipolaren halbleiter und verfahren zum verarbeiten eines solchen bausteins Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf nichtflüchtige ferroelektrische Speicheranordnungen und Verfahren, dieselben herzustellen, die beispielsweise kompatibel mit Polymerprozessierungsverfahren sind. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf nichtflüchtige Speicheranordnungen mit einer Kombination einer ferroelektrischen Polymer-Isolationsschicht mit einer organischen ambipolaren Halbleiterschicht.
  • Speichertechnologien können weitgehend in zwei Kategorien eingeteilt werden: flüchtige und nichtflüchtige. Flüchtige Speicher, wie z.B. SRAM (Static Random Access Memory, statische Schreib-Lese-Speicher) und DRAM (Dynamic Random Access Memory, dynamische Schreib-Lese-Speicher) verlieren ihre Inhalte, wenn die Stromversorgung entfernt wird, während nichtflüchtige Speicher, die auf ROM-Technologie (Read Only Memory, Festwertspeicher) basieren, es nicht tun. DRAM, SRAM und andere Halbleiterspeicher werden weithin für das Prozessieren und Hochgeschwindigkeitsspeichern von Information in Computer und anderen Anordnungen verwendet. In den letzten Jahren wurden EEPROMs und Flash-Speicher als nichtflüchtige Speicher eingeführt, die Daten als elektrische Ladungen in floatenden Gateelektroden speichern. Nichtflüchtige Speicher (NVMs) werden in einer breiten Vielfalt von kommerziellen und militärischen Elektronikanordnungen und Ausrüstung wie z.B. tragbaren Telefonen, Radios und Digitalkameras verwendet. Der Markt für diese Elektronikanordnungen lässt nicht nach, Anordnungen mit einer geringeren Spannung, geringerer Leistungsaufnahme und einer verringerten Chipgröße zu fordern. EEPROMs und Flash-Speicher aber brauchen eine lange Zeit, um Daten zu schreiben, und haben Grenzen in der Anzahl, wie oft Daten neu geschrieben werden können.
  • Als ein Weg, die Schwächen der oben beschriebenen Speichertypen zu vermeiden, wurden ferroelektrische Schreib-Lese-Speicher (FRAMs), die Daten durch elektrische Polarisation eines ferroelektrischen Films speichern, vorgeschlagen. Es gibt zwei Arten an Speicherfunktionsprinzipien für ferroelektrische Speicher. Eine erste Art detektiert die Menge an gespeicherten elektrischen Ladungen, d.h. das Differenzial zwischen dem die Polarisation umschaltenden Ladungsstrom und dem die Polarisation nicht umschaltenden Ladungsstrom (FRAM). Eine zweite Art detektiert den Unterschied der FET-Kanal-Konduktanz (FET). Diese Kanal-Konduktanz wird durch die Polarisationsrichtung des ferroelektrischen Films auf dem FET-Kanalgebiet modifiziert. Ferroelektrische nichtflüchtige Speicher sind attraktiv, da sie unangefochtene Leistungsvorteile gegenüber üblichen Technologien (EEPROM, Flash) haben, wie z.B. höhere Schreiblebensdauer, geringere Schreibspannung, nicht-zerstörendes Lesen und geringere Leistungsaufnahme.
  • Ferroelektrische Materialien sind durch spontane Polarisation in der Abwesenheit eines elektrischen Feldes, die auf Anlegen eines elektrischen Feldes niedriger als das Durchbruchsfeld reversibel ist, gekennzeichnet. Spontane Polarisation in einem ferroelektrischen Material ergibt sich aus einer nicht zentralsymmetrischen Anordnung der Ionen oder polaren Moleküle in dessen Elementarzelle, die ein elektrisches Dipolmoment produziert.
  • Wenn ein elektrisches Wechselfeld an ein ferroelektrisches Material angelegt wird, zeigt die Polarisation ein Hysteresis-Verhalten mit dem angelegten Feld. In einer Anfangsphase wachsen ferroelektrische Domänen, die in Bezug auf die angelegte Feldrichtung positiv ausgerichtet sind, auf Kosten anderer Domänen. Dies dauert an, bis totales Domänenwachstum und Umorientierung geschehen sind. In dieser Phase hat das Material seine Sättigungspolarisation (Ps) erreicht. Wenn das elektrische Feld dann entfernt wird, kehren einige der Domänen nicht in ihre Zufalls-Konfigurationen und -Orientierungen zurück. Die Polarisation in dieser Phase wird die Restpolarisation (Pr) genannt. Die Stärke des elektrischen Feldes, das erforderlich ist, um die Polarisation auf null zurückzubringen, ist das Koerzitivfeld (Ec).
  • Eine typische ferroelektrische Hystereseschleife ist in 1 illustriert, sie zeigt die Oberflächenladungsdichte D als Funktion des angelegten elektrischen Feldes E. Bei null angelegtem Feld E = 0 gibt es zwei Polarisationszustände, ±Pr. Außerdem sind diese zwei Polarisationszustände gleich stabil. Jeder dieser Zustände könnte als eine „1" oder „0" codiert werden und da kein externes Feld notwendig ist, diese Zustände aufrechtzuerhalten, ist die Speicheranordnung nichtflüchtig. Um den Zustand der Anordnung umzuschalten, ist ein Schwellenfeld mit einem Absolutwert größer als Ec erforderlich. Um das Schwellenfeld Ec für ein gegebenes ferroelektrisches Material zu reduzieren, muss das ferroelektrische Material in Form dünner Filme (vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 2 Mikron) prozessiert werden.
  • Der ferroelektrische Film des Speicherzellenkondensators kann gemacht werden aus anorganischen Materialien wie Bariumtitanat (BaTiO3), Bleizirkonattitanat (PZT-Pb(Zr, Ti)O3)), PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)) oder SBT(SrBi2Ta2O9) oder organischen Polymeren und Oligomeren mit polaren Gruppen wie z.B. ungeradzahlige Nylons, Polyvinylidenzyanid p(VCN) oder Polyvinylidenfluorid p(VDF). Von den heute bekannten Polymeren wird besonders eine Gruppe Fluor enthaltender Materialien, zu der p(VDF) mit der chemischen Struktur (CH2-CF2)n gehört, aufgrund vorteilhafter Eigenschaften bevorzugt: hohe Restpolarisation und relativ niedriges Koerzitivfeld in Filmen, die direkt durch Schleuderbeschichten erzielt wurden. Besonders Materialien mit Kombinationen von VDF (CH2-CF2) mit TrFE(CHF-CF2) und/oder TFE(CF2-CF2) wie beispielsweise die ungeordneten Copolymere (CH2CF2)n-(CHF-CF2)m, oder (CH2-CF2)n-(CF2-CF2)m, haben exzellente ferroelektrische und filmbildende Eigenschaften. Es sei hier bemerkt, dass generell jedes Material, das eine kristalline Phase mit einer Kristallstruktur, die zu einer asymmetrischen Raumsymmetriegruppe gehört, ferroelektrische Eigenschaften besitzen könnte, solange das elektrische Durchbruchsfeld höher als das erforderliche Umschaltfeld (bezogen auf das Koerzitivfeld) ist.
  • Aber im Falle von beispielsweise ferroelektrischen flüssigkristallinen Polymere, die beispielsweise für Displays verwendet werden, ist die Restpolarisation Pr im Allgemeinen niedrig (~5–10 mC/m2), was abhängig von einem Dipolmoment eines großen Moleküls ist. Dies kann für Speicheranwendungen zu niedrig sein. Zusätzlich sind Funktionsbedingungen aufgrund von Flüssigkristalleigenschaften sehr temperaturempfindlich. Für Speicheranwendungen hat man gern stabile Eigenschaften bei Temperaturen zwischen etwa –20 und 150°C. Deshalb werden im Falle nichtflüchtiger Speicherzellen vorzugsweise die zuvor erwähnten nicht flüssigkristallinen organischen ferroelektrischen Materialien als ferroelektrische Schicht verwendet.
  • In US 2003/0127676 ist eine nichtflüchtige Speicheranordnung 10 beschrieben, die ein Substrat 1, eine aktive Schicht 2, eine Drain 3, eine Source 4, eine Gate-Isolationsschicht 5 und ein Gate 6 enthält. Die aktive Schicht 2 wird in einem Kontaktgebiet zwischen der Source 4 und der Drain 3 aus einem organischen Halbleiter gebildet. Die Gate-Isolationsschicht 5 wird aus einem ferroelektrischen Material gebildet und auf der aktiven Schicht 2 deponiert und das Gate 6 ist oben auf der Gate-Isolationsschicht 5 gebildet. Die Anordnung 10 dieses Dokuments ist in 2 illustriert. Da die nichtflüchtige Speicheranordnung 10 eine ferroelektrische Gate-Isolationsschicht 5 und eine organische aktive Schicht 2 enthält, ist sie sehr flexibel, leicht, mehrfach programmierbar und kann leicht hergestellt werden.
  • Aber Anordnungen 10 mit einer unipolaren organischen aktiven Halbleiterschicht 2 arbeiten nur in Anreicherung oder Verarmung. Diese Anordnungen 10 arbeiten nicht in Inversion. Für ferroelektrische Transistoranwendungen deutet dies an, dass nur für eine Polarisationsrichtung des Ferroelektrikums die Anreicherungsladungsdichte die Polarisation kompensiert. Für die entgegengesetzte Polarisationsrichtung ist der Halbleiter verarmt und so muss die Kompensationsladungsdichte als Raumladung vorhanden sein, d.h., der Halbleiter muss genügend Hintergrunddotierung haben, um in der Lage zu sein, diese polarisationsinduzierte Ladungsdichte aufrecht zuerhalten. Aber um die Transfercharakteristiken organischer Transistoren nicht zu verschlechtern, umfassen die verwendeten Halbleiter von ihrer Natur aus keine Dotierung. Nichtsdestotrotz enthalten sie Verunreinigungen, die während der Synthese oder Behandlung eingebracht wurden, und sind oft unbeabsichtigt dotiert. Diese unbeabsichtigte Dotierung ist offensichtlich in der Lage, etwas Schalten zu ermöglichen und etwas Stabilisierung des komplizierten Gatepolarisationszustands zu schaffen. Dieses Funktionsprinzip ist aber aus einem Gesichtspunkt der Transistorqualität und der Technologie unerwünscht, da unbeabsichtigte Dotierung nicht steuerbar und tatsächlich unerwünscht ist. Zusätzlich besteht unbeabsichtigte Dotierung hauptsächlich aus Innenspezies oder polaren Molekülen (Raumladung), die entweder unter dem Einfluss der elektrischen Felder, die während des Anordnungsbetriebs eingesetzt werden, durch das Gatedielektrikum transportiert werden können, oder die sich nach dem Schreiben eines bestimmten Polarisationszustands bewegen können und dabei Einprägungs-, Ermüdungs- oder andere Degradationsphänomene, auf die man oft in ferroelektrischen Anordnungen trifft, verursachen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nichtflüchtige ferroelektrische Speicheranordnungen zu schaffen, die durch Prozessieren mit niedrigen Kosten und bei niedrigen Temperaturen erhalten werden können, die kompatibel mit flexiblen Substraten sind und die das Ladungsstabilisierungsproblem der Anordnungen nach dem Stand der Technik lösen.
  • Die obige Zielsetzung wird durch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine nichtflüchtige Speicheranordnung mit einer organischen ambipolaren Halbleiterschicht und einer organischen ferroelektrischen Schicht. Die organische ambipolare Halbleiterschicht und die organische ferroelektrische Schicht sind mindestens teilweise in Kontakt miteinander.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Anordnung eine Steuerelektrode umfassen, die in einer ersten leitenden Schicht gebildet sein kann. Die erste leitende Schicht kann beispielsweise ein Metall (z.B. Indiumzinnoxid (ITO), Gold) oder eine leitende Polymerschicht (z.B. PEDOT/PSS) sein. Die Steuerelektrode kann von der organischen ambipolaren Halbleiterschicht durch eine organische ferroelektrische Schicht getrennt sein.
  • Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine erste und eine zweite Hauptelektrode umfassen. Die erste und die zweite Hauptelektrode können in einer zweiten leitenden Schicht gebildet sein. Die zweite leitende Schicht kann beispielsweise ein Metall (z.B. ITO, Gold) oder eine leitende Polymerschicht (z.B. PE-DOT/PSS) sein. Die Steuerelektrode kann durch eine organische ferroelektrische Schicht von der organischen ambipolaren Halbleiterschicht getrennt sein. Die erste und die zweite Hauptelektrode können durch Material der organischen ambipolaren Halbleiterschicht voneinander getrennt sein, und können durch die organische ferroelektrische Schicht von der Steuerelektrode getrennt sein.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann die organische ferroelektrische Schicht eine ferroelektrische fluorierte Polymer- oder Oligomer-Schicht sein oder kann beispielsweise Material umfassen, das selektiert ist aus: (CH2-CF2)n, (CHF-CF2)n(CF2-CF2)n oder Kombinationen davon, um (ungeordnete) Polymere wie: (CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m oder (CH2-CF2)n-(CF2-CF2)m zu bilden.
  • Die in der Erfindung verwendete organische ambipolare Halbleiterschicht kann beispielsweise eine Mischung eines n- und eines p-Halbleitermaterials umfassen, wie beispielsweise eine Mischung aus [6,6]-Phenyl-C61-Buttersäuremethylester und Poly[2-Methoxy,5-(3,7)-Dimethyl-Octyloxy]-p-Phenylen-Vinylen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die organische ambipolare Halbleiterschicht ein einziges organisches Material umfassen, wie beispielsweise Poly(3,9-di-tert-Bytylindeno[1,2-b]-Fluoren).
  • Außerdem kann die organische ambipolare Halbleiterschicht ein Doppellagerstapel aus p- und n-Halbleitern sein, in dem zwei aktive Halbleiter verwendet werden können. Die nichtflüchtige Speicheranordnung der vorliegenden Erfindung kann ein Speicherfenster umfassen, wobei das genannte Speicherfenster von dem Verhältnis von Elektronenstrom und Löcherstrom abhängen kann. In einer Ausführungsform kann das Verhältnis von Elektronenstrom und Löcherstrom nahe an 0 oder nahe an 1 sein. In dem Fall kann das Speicherfenster am größten sein.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Prozessieren einer nichtflüchtigen Speicheranordnung. Das Verfahren umfasst Folgendes:
    • – Bilden einer organischen ferroelektrischen Schicht und
    • – Bilden einer organischen ambipolaren Halbleiterschicht,
    wobei die organische ambipolare Halbleiterschicht und die organische ferroelektrische Schicht mindestens teilweise in Kontakt miteinander sind. Die organische ferroelektrische Schicht kann beispielsweise eine ferroelektrische fluorierte Polymer- oder Oligomer-Schicht sein oder kann beispielsweise Material umfassen, das selektiert ist aus: (CH2-CF2)n, (CHF-CF2)n(CF2-CF2)n oder Kombinationen davon, um (ungeordnete) Polymere wie: (CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m oder (CH2-CF2)n-(CF2-CF2)m zu bilden. Die organische ambipolare Halbleiterschicht kann beispielsweise eine Mischung eines n- und eines p-Halbleitermaterials sein, wie beispielsweise eine Mischung aus [6,6]-Phenyl-C61-Buttersäuremethylester und Poly[2-Methoxy,5-(3,7)-Dimethyl-Octyloxy]-p-Phenylen-Vinylen. In einer anderen Ausführungsform kann die organische ambipolare Halbleiterschicht ein einziges organisches Material sein, wie beispielsweise Poly(3,9-di-tert-Bytylindeno[1,2-b]-Fluoren). Außerdem kann die organische ambipolare Halbleiterschicht ein Doppellagerstapel aus p- und n-Halbleitern sein, in dem zwei aktive Halbleiter verwendet werden können.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann außerdem das Bilden einer Steuerelektrode aus einer ersten leitenden Schicht umfassen. Die erste leitende Schicht kann beispielsweise ein Metall (z.B. ITO, Gold) oder eine leitende Polymerschicht (z.B. PEDOT/PSS) sein.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren außerdem das Bilden einer ersten Hauptelektrode und einer zweiten Hauptelektrode aus einer zweiten leitenden Schicht umfassen. Die zweite leitende Schicht kann beispielsweise ein Metall (z.B. ITO, Gold) oder eine leitende Polymerschicht (z.B. PEDOT/PSS) sein. Die erste und die zweite Hauptelektrode können durch Material der organischen ambipolaren Halbleiter schicht voneinander getrennt sind, und können durch die organische ferroelektrische Schicht von der Steuerelektrode getrennt sein.
  • Das Verfahren der Erfindung kann außerdem die Strukturierung der organischen ambipolaren Halbleiterschicht umfassen.
  • Vorteile der Anordnung der vorliegenden Erfindung sind, dass sie mit Mitteln von Lösungsprozessieren gemacht werden kann und so Prozessieren mit niedrigen Kosten erreicht werden kann. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass verschiedene Schichten, notwendig um die Anordnung zu bilden, bei niedrigen Temperaturen deponiert werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist die Kompatibilität mit flexiblen Substraten.
  • Diese und andere Charakteristiken, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung gemacht ist, die, als Beispiel, die Prinzipien der Erfindung illustriert. Die Beschreibung ist nur als Beispiel gegeben, ohne den Rahmen der Erfindung zu beschränken. Die unten zitierten Bezugsfiguren beziehen sich auf die angefügte Zeichnung. In dieser zeigen:
  • 1 eine Grafik, die die Oberflächenladungsdichte D auf einem Kondensator gegen ein angelegtes elektrisches Feld E illustriert (Ref: M.E. Lines und A.M. Glass in „Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials);
  • 2 eine nichtflüchtige Speicheranordnung gemäß dem Stand der Technik;
  • 3–4 und 6–7 aufeinanderfolgende Schritte in der Prozessierung eines nichtflüchtigen Speicherelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Grafik, die ferroelektrische Hysteresis-Schleifen vor der Vernetzung und nach der Vernetzung illustriert;
  • 8 Hysteresis auf einer Id-Vg-Charakteristik (oder Hysteresistransferkurve) eines auf einer Mischung von OC1OC10-PVV und PCBM basierenden ferroelektrischen Transistors, aufgenommen an einer Anordnung mit einer Kanallänge/Kanalweite = 4/1000 μm; und
  • 9 Hysteresis an Id-Vg-Charakteristiken eines ferroelektrischen Transistors, der auf Poly(3,9-di-tert-Bytylindeno[1,2-b]-Fluoren) basiert.
  • In den verschiedenen Figuren beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder analoge Elemente.
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen und mit Bezug auf bestimmte Zeichnungen erklärt, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt, sondern nur auf die Ansprüche. Die beschriebenen Zeichnungen sind nur schematisch und sind nicht beschränkend. In den Zeichnungen können aus Illustrationsgründen die Größen einiger der Elemente übertrieben und nicht maßstabsgerecht sein. Wenn das Wort "umfassen" in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, schließt es das Vorhandensein von anderen Elementen oder Schritten nicht aus. Wo ein unbestimmter oder bestimmter Artikel verwendet wird, wenn auf ein Einzahlhauptwort z.B. „ein" oder „eine" Bezug genommen wird, schließt dies den Plural dieses Hauptwortes ein, wenn nicht etwas anderes speziell angegeben ist.
  • Außerdem werden die Begriffe erste(r), zweite(r) dritte(r) und ähnliches in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden und notwendigerweise zum Beschreiben einer sequenziellen oder chronologischen Reihenfolge. Es sei so zu verstehen, dass diese so verwendeten Begriffe unter passenden Umständen austauschbar sind und dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in der Lage sind, in anderen Reihenfolgen als hierin beschrieben oder illustriert zu funktionieren.
  • Außerdem werden die Begriffe oben, unten, über, unter und ähnliches in der Beschreibung und den Ansprüchen nur zum Zwecke der Beschreibung verwendet und nicht notwendigerweise zum Beschreiben relativer Positionen. Es sei so zu verstehen, dass diese so verwendeten Begriffe unter passenden Umständen austauschbar sind und dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in der Lage sind, in anderen Positionierungen als hierin beschrieben oder illustriert zu funktionieren.
  • In 3–4 und 6–7 sind aufeinanderfolgende Schritte in der Prozessierung eines nichtflüchtigen Speicherelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • In einem ersten Schritt kann ein Substrat 11 optional beispielsweise durch Deposition einer Planarisierungsschicht 12, die beispielsweise ein Epoxy- oder Novolakbasiertes Polymer sein kann, auf das Substrat 11 planarisiert werden (3).
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Begriff „Substrat" jegliche(s) zugrunde liegende(s) Material oder Materialien einschließen, das (die) verwendet wird (werden) kann, oder auf dem (denen) eine Anordnung, eine Schaltung oder eine Epitaxieschicht gebildet werden kann. In anderen alternativen Ausführungsformen kann dieses „Substrat" ein Halbleitersubstrat wie z.B. ein dotiertes Silizium-, ein Galliumarsenid- (GaAs), ein Galliumarsenidphosphid- (GaAsP), ein Indiumphosphid- (InP), ein Germanium- (Ge) oder ein Siliziumgermanium- (SiGe) Substrat einschließen. Das „Substrat" kann beispielsweise eine Isolationsschicht wie eine SiO2- oder eine Si3N4-Schicht zusätzlich zu einem Halbleitersubstratanteil einschließen. So schließt der Begriff Substrat auch Silizium auf Glas-, Silizium auf Saphir-Substrate ein. Der Begriff „Substrat" wird also verwendet, generell die Elemente für Schichten zu definieren, die unter einer Schicht oder Abschnitten von Interesse liegt (liegen). Das „Substrat" kann auch jede andere Basis sein, auf der eine Schicht gebildet wird, beispielsweise eine Glas-, Plastik- oder Metallschicht. Die Planarisierungsschicht 12 kann auf das Substrat 11 mithilfe von beispielsweise Schleuderbeschichtung deponiert werden. Nach optionaler Planarisierung des Substrats 11 wird durch jegliche passende Technik, beispielsweise mithilfe von Schleuderbeschichten, Eintrocknen, Farbmesser, Laminieren eines vorgefertigten Verbundfilms, Sprühen oder Drucken, auf die Planarisierungsschicht 12 eine erste leitende Schicht deponiert, oder in dem Fall, dass das Substrat 11 nicht planarisiert wurde, auf das Substrat 11. Die erste leitende Schicht kann beispielsweise eine Metallschicht (z.B. Gold, ITO), eine leitende Polymerschicht ( z.B. Polyanilin dotiert mit Kampfersulfonsäure (PANI/CSA) oder Poly(3,4-Ethylendioxithiophen) dotiert mit Poly(4-Styrensulphonat) (PEDOT/PSS)) oder jede andere passende leitende Materialschicht sein. Die Dicke der zu verwendenden ersten Schicht hängt von dem erforderlichen Schichtwiderstand für die beabsichtigte Anwendung und dem spezifischen Widerstand des verwendeten Materials ab. Die erste leitende Schicht kann eine Dicke von beispielsweise 100 nm und weniger haben, z.B. in dem Fall, dass die erste leitende Schicht Gold ist, kann die Dicke der ersten leitenden Schicht beispielsweise 50 nm sein. Andererseits kann die Dicke beispielsweise 100 nm sein, wenn die erste leitende Schicht PEDOT/PSS ist.
  • Nach der Deposition wird die erste leitende Schicht strukturiert, um eine Gateelektrode 13 zu bilden. Dies kann beispielsweise durch Standardfotolithografie getan werden. Der Fotolithografieprozess umfasst die folgenden aufeinander folgenden Schritte. Zuerst wird eine Fotolackschicht oben auf die erste leitende Schicht aufgebracht, z.B. mit hilfe von Schleuderbeschichten. Die Fotolackdichte kann beispielsweise eine Dicke von einigen um haben und kann aus jedem passenden Polymer bestehen, das als Fotolack verwendet werden kann, wie beispielsweise Poly(Vinylcinnamat) oder Novolak-basierte Polymere. Danach wird eine Maske angewendet, um eine Struktur auf dem Substrat 11 auszurichten. Die Fotolackschicht wird dann durch die Maske belichtet, z.B. mithilfe von UV-Licht. Nach dem Belichten wird der Fotolack entwickelt, wodurch entweder die belichteten Teile des Fotolacks (positiver Fotolack) oder der nicht belichtete Teil des Fotolacks (negativer Fotolack) entfernt werden, abhängig davon, welche Art von Lack verwendet worden ist. Dann wird Strukturieren der ersten leitenden Schicht durchgeführt, wobei die entwickelte Fotolackschicht als Maske verwendet wird, wonach die übrig gebliebenen Teile der Fotolackschicht entfernt werden, typisch durch Verwenden eines organischen Lösungsmittels. Das Ergebnis ist in 3 gezeigt.
  • In dem Fall, dass die erste leitende Schicht eine leitende Polymerschicht ist, kann das Strukturieren fotolithografisch gemacht werden, unter Verwendung der von Touwslager et al. und Gelinck et al. beschriebenen Prozedur [Touwslager, F.J., Willard, N.P., & de Leeuw, D.M. I-line lithography for poly-(3,4-ethylenedioxythiophene) electrodes and application in all-polymer integrated circuits Appl. Phys. Lett. 81, 4556–4558 (2002)] und [G.H. Gelinck et al., Appl. Phys. Lett., 77, 1487 (2000).]. Strukturierung kann auch mit in der Technik bekannten nicht-lithografischen Techniken wie beispielsweise Seidensiebdruck, Tintenstrahldruck im Falle löslicher leitender Polymere, oder beispielsweise Mikrokontaktdruck im Fall von Gold oder beispielsweise Mikroprägedruck im Fall von ITO gemacht werden.
  • In einem nachfolgenden Fabrikationsschritt, der in 4 illustriert ist, wird eine organische ferroelektrische Schicht 14 oben auf der Gateelektrode 13 deponiert. Die organische ferroelektrische Schicht 14 kann mithilfe beispielsweise Schleuderbeschichten aus einem Lösungsmittel wie beispielsweise Azeton, Butan-2-on, Cyclohexan, Dimethylsulphoxid (DMSO) oder Dimethylformamid (DMF) aufgebracht werden. Außerdem kann die Deposition der organischen ferroelektrischen Schicht 14 durch Eintrocknen, Farbmesser, Laminieren eines vorgefertigten Verbundfilms, Sprühen oder Drucken aufgebracht werden. Die organische ferroelektrische Schicht 14 kann eine Dicke von beispielsweise 2000 nm oder weniger haben, vorzugsweise hat die ferroelektrische Schicht 14 eine Dicke von weniger als 500 nm. Die ferroelektrische Schicht 14 kann beispielsweise Triglyzerinsulphat (TGS) sein oder kann eine ferroelektrische Polymer- oder Oligomerschicht sein, die auf ungeordneten Copolymeren von Vinylidenfluorid (VDF) mit Trifluorenethylen (TrFE) oder mit Chlortrifluorethylen und anderen fluorierten Polymeren basiert, oder allgemeiner kann die ferroelektrische Polymer- oder Oligomerschicht 14 ein halogenisiertes Polymer sein. Aber für die Prozessierung von Speicheranordnungen scheinen fluorisierte Polymere die nützlichsten Eigenschaften zu haben, da es für Speicheranwendungen wichtig ist, dass die Restpolarisation Pr des ferroelektrischen Polymers so hoch wie möglich ist. Also werden Materialien mit einer hohen Dichte von großen Dipolgruppen bevorzugt, wie im Falle von Fluor enthaltenden Polymeren, die eine Restpolarisation von > 10 mC/m2 haben, beispielsweise ~100 mC/m2. Ein anderer Grund, dass Pr nicht zu niedrig sein darf, ist, dass die Stabilität der gespeicherten Zustände (Polarisationen) zumindestens teilweise davon abhängig ist. In dieser Hinsicht ist auch das Koerzitivfeld wichtig. Ein zu hohes Ec resultiert in hohen Schaltspannungen (im Allgemeinen 2 × Ec × Schichtdicke für Polarisationssättigung). Aber ein zu niedriges Ec kann in Manifestation von schädlichen Polarisationsfeldern innerhalb der Kondensatoren resultieren, wenn diese an andere Schaltkreise mit parasitärer Kapazität angeschlossen sind. Außerdem ist das Temperaturfenster, in dem die Polymere ihren ferroelektrischen Effekt haben, für die fluorisierten Polymere sehr vorteilhaft, um für Speicherfunktion verwendet zu werden. Obwohl also andere Polymere oder Moleküle existieren, scheinen die Fluor enthaltenden Materialien die nützlichsten Eigenschaften zu haben, wenn die Anordnung für Speicheranwendung gemeint ist.
  • Das fluorisierte Polymer kann vorzugsweise ein Hauptkettenpolymer sein. Aber das fluorisierte Polymer kann auch ein Blockcopolymer oder ein Seitenkettenpolymer sein. Das fluorisierte Polymer kann beispielsweise (CH2-CF2)n, (CHF-CF2)n(CF2-CF2)n oder Kombinationen davon sein, um (ungeordnete) Polymere wie beispielsweise (CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m oder (CH2-CF2)n-(CF2-CF2)m zu bilden.
  • Andere ferroelektrische Polymere können verwendet werden wie beispielsweise ungeradzahlige Nylons, Cyanopolymere (Polyacrylnitril, Poly(Vinylcyanid) und die Polymere mit einer Cyangruppe in der Seitenkette), Polyharnstoffe, Polythioharnstoffe und Polyurethane. Alle Polymere können in reiner Form oder verdünnt in einer anderen (Polymer)-Matrix verwendet werden.
  • Ferroelektrische Materialien werden in „Principles ans Applications of Ferroelectrics and related materials" M. E. Lines and A. M. Glass, Oxfrod Press, 2001 besprochen. Eine Liste von polymeren ferroelektrischen Materialien kann in „Ferroelectric poly mers, chemistry, physics and applications", herausgegeben von Hari Singh Nalwa, Marcel Dekker, Inc 1995 gefunden werden.
  • Die organische ferroelektrische Schicht 14 kann dann strukturiert werden, um wo notwendig Kontaktlöcher 15 zu der ersten leitenden Schicht zu bilden (4). Wenn möglich, und dies hängt von der Art des für die ferroelektrische Schicht 14 verwendeten Materials ab, kann die Strukturierung mithilfe von Standardfotolithografie wie oben diskutiert durchgeführt werden. Aber in dem Fall, dass die organische ferroelektrische Schicht 14 auf fluorisierten Polymeren basiert, ist die Anwendung von Standardfotolithografie zum Strukturieren schwierig, weil ein fluorisiertes Polymer sich in den polaren organischen Lösungsmitteln, die allgemein verwendet werden, um den Fotolack zu entfernen, auflöst, was in einem kompletten Abheben aller Schichten darauf resultiert. Deshalb kann in dem Fall die organische ferroelektrische Schicht 14 doch mithilfe von Standardfotolithografie durch Hinzufügen eines Strahlungsvernetzungsmittels, so wie eines fotoempfindlichen Vernetzungsmittels, was beispielsweise eine Diazoverbindung oder Bisazideverbindung sein kein, zu der fluorierten Polymer-Schleuderbeschichtungslösung strukturiert werden. Nach der Schleuderbeschichtung der ferroelektrischen Polymerschicht 14 mit dem Vernetzer wird die ferroelektrische Polymerschicht 14 durch eine Maske mit UV-Licht bestrahlt, was zu einer teilweise nicht löslichen Schicht führt. Anstatt Schleuderbeschichten können andere passende Aufbringmethoden wie Seidensiebdruck oder Tintenstrahldruck verwendet werden. Nichtlöslichkeit der organischen ferroelektrischen Schicht 14 wird mithilfe von Vernetzung des Polymers erreicht. Die Teile der ferroelektrischen Polymerschicht 14, die nicht belicht sind, und die so nicht vernetzen, können nachfolgend durch Waschen mit einem passenden Lösungsmittel, wie einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise Aceton, entfernt werden, wobei ein strukturierter Film zurückgelassen wird, der bei 130–145°C ausgeheilt werden kann, um die ferroelektrischen Eigenschaften der Schicht 14 zu erhöhen. Die Ausheiltemperatur hängt von der exakten Polymerzusammensetzung ab. Im Falle von VDF/TrFE beispielsweise hängt die Ausheiltemperatur von dem Verhältnis von VDF und TrFE ab. Ferroelektrische Hysteresekurven können dann mit beispielsweise einem Sawyer-Tower-Aufbau bei 10 Hz sinusförmiger Spannung gemessen werden. Die ferroelektrischen Hysteresekurven vor dem Vernetzen (Graph 1 in 5) und nach dem Vernetzen (Graphen 2 und 3 in 5) werden in 5 verglichen. Im zweiten Fall werden sowohl Hysteresekurven mit Ausheilen (Graph 2 in 5) als auch ohne Ausheilen (Graph 3 in 5) gezeigt. Aus 5 ist es klar, dass Ausheilen die Restpolarisation Rr, die dem Zustand entspricht, in dem die Speicherzelle bleibt, wenn die Spannung der Spannungsquelle abgeschaltet wird, fast verdoppelt. Das Vernetzen ändert das ferroelektrische Schaltverhalten nicht wesentlich; während Ec unbeeinflusst ist, nimmt Pr leicht ab. Aber es verbessert stark die Stapelunversehrtheit, weil der vernetzte organische ferroelektrische Schicht 14 sich auf weiteres Prozessieren hin nicht auflöst. Nach Strukturieren der organischen ferroelektrischen Schicht 14 wird eine zweite leitende Schicht oben auf die strukturierte organische ferroelektrische Schicht 14 deponiert. Die zweite leitende Schicht füllt auch die in der organischen ferroelektrischen Schicht 14 gebildeten Kontaktlöcher 15 und bildet so eine vertikale Verbindung 16. Dies ist in 6 illustriert. Die zweite leitende Schicht kann dieselbe Dicke wie die erste leitende Schicht haben. Wieder hängt die Dicke der zweiten leitenden Schicht von dem erforderlichen Schichtwiderstand für die beabsichtigte Anwendung und dem spezifischen Widerstand des verwendeten Materials ab. Die zweite leitende Schicht kann beispielsweise eine Metallschicht (z.B. Gold, ITO), eine Halbleiterschicht, eine leitende Polymerschicht (z.B. Polyanilin dotiert mit Kampfersulfonsäure (PANI/CSA) oder Poly(3,4-Ethylendioxithiophen) dotiert mit Poly(4-Styrensulphonat) (PEDOT/PSS)) oder jede andere passende leitende Materialschicht sein. Das Material, aus dem die erste und zweite leitende Schicht gebildet werden, sollte so sein, dass es möglich ist, niederohmige vertikale Verbindungen 16 zu bilden.
  • Deposition der zweiten leitenden Schicht kann mithilfe jeglicher passenden Depositionstechnik, abhängig von dem benutzten Material, gemacht werden, wie beispielsweise Gasphasenabscheidung (CVD), Schleuderbeschichten, Eintrocknen, Farbmesser, Laminieren eines vorgefertigten Verbundfilms, usw.
  • Aber wenn die zweite leitende Schicht eine leitende Polymerschicht ist, die auf die organische ferroelektrische Schicht aufgeschleudert werden muss, erfordert die wässrige Lösung, aus der die Polymerschicht deponiert wird, Modifikation der Schleuderbeschichtungslösung, weil Schleuderbeschichten der zweiten leitenden Schicht aus einer wässrigen Lösung auf die organische ferroelektrische Schicht 14 in schwerer Entnetzung resultiert. Dies kann durch Verbessern der Vernetzbarkeitseigenschaft der Schleuderbeschichtungslösung durch Hinzufügen eines Oberflächenspannung reduzierenden Mittels bewältigt werden, das jegliches Lösungsmittel sein kein, das mit Wasser mischbar ist, langsamer als Wasser verdampft und die organische ferroelektrische Schicht 14 innerhalb der Zeitdauer der Prozessierung der Anordnung nicht angreift. Beispiele von Vernetzungsmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise Bu tan-2-ol, ein Amin oder seifenähnliches Reagenz. Vernetzungsmittel mit einem Amin haben vorzugsweise eine Struktur mit einem Amin an einer Seite und einer polaren Gruppe an der anderen Seite. Die polare Gruppe macht dann die Oberfläche hydrophob. Die polare Gruppe kann beispielsweise eine OH-Gruppe sein. Spezielle Beispiel von Aminen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können beispielsweise Aminoalkohole wie z.B. 6-Amino-1-Hexanol oder 6-Amino-1-Dodecanol sein. Verbindungen mit anderen polaren Gruppen können auch verwendet werden, wie beispielsweise eine Carbonsäure, so lange sie nicht leicht dissoziieren. Seifenähnliche Reagenzien, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind Seifen enthaltende Gruppen, die Wasserstoffbrücken mit dem organischen ferroelektrischen Polymer 14 bilden, wie z.B. Sulfoxide.
  • Strukturieren der zweiten leitenden Polymerschicht kann durch Mittel von beispielsweise Standardfotolithografie wie oben beschrieben ausgeführt werden. Durch Strukturieren der zweiten leitenden Polymerschicht werden eine Source- 17 und eine Drain- 18 Elektrode gebildet (5)
  • In einem weiteren Schritt, der in 7 illustriert ist, wird die Speicheranordnung 30, gebildet mit den Mitteln der vorliegenden Erfindung, durch Deposition einer organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19 oben auf der Source- 17 und Drain- 18 Elektrode vervollständigt. Die organische ambipolare Halbleiterschicht 19 kann beispielsweise eine Schicht umfassen, in der organische Halbleiter vom p- und n-Typ innig gemischt sind, wodurch der Nachteil, die Polarisation in Verarmung umzuschalten, was in Anordnungen nach dem Stand der Technik auftritt, umgangen wird, da nun beide Polarisationszustände des ferroelektrischen Gates durch Anreicherung von Ladungen kompensiert werden kann; einer mit angereicherten Löchern in dem p-Teil der organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19 und der andere durch Anreicherung von Elektronen innerhalb des n-Teils der organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19. Passende organische ambipolare Halbleiterschichten 19, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Mischungen organischer Halbleiter vom n- und p-Typ wie beispielsweise eine Mischung von [6,6]-Phenyl C61 Buttersäuremethylester (PCMB) und Poly[2-Methoxy, 5-(3,7) Dimethyl-Octyloxy]-p-Phenylenvinylen (OC1OC10-PPV), ein einzelner polymerer Halbleiter wie beispielsweise Poly(3,9-di-tert-Bytylindeno[1,2-b]-Fluoren) (PIF)) oder ein Doppellagenstapel von p- und n-Halbleitern, in dem zwei aktive Halbleiter verwendet werden können.
  • Die organische ambipolare Halbleiterschicht 19 kann strukturiert werden, aber dieser Schritt ist nicht notwendig. Aber Strukturieren der organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19 kann durchgeführt werden, um Leckströme zu reduzieren. Also hängt ob oder ob nicht Strukturieren durchgeführt wird, von den Anwendungserfordernissen ab.
  • 7 zeigt die Speicheranordnung 30, prozessiert gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 30 umfasst einen Transistor 20 und einen Durchkontakt 21. Der Transistor 20 umfasst eine Gateelektrode 13 und Source- 17 und Drain- 18 Elektroden. Eine organische ferroelektrische Schicht 14 ist zwischen die Gateelektrode 13 und die Source- 17 und Drain- 18 Elektroden gelegt.
  • Die Verwendung einer ambipolaren Mischung resultiert in verbesserten Speichereffekten. Dies manifestiert sich in größeren Speicherfenstern, einem größerem Stromverhältnis zwischen dem „0"- und dem „1"-Zustand, was Ausleseoperation erleichtert. Es kann auch in schnelleren Schaltzeiten resultieren, wenn die Anordnungsgeschwindigkeit durch die RC-Zeit des Halbleiterkanals 30 limitiert ist. Im Falle von ambipolaren Anordnungen passiert Schalten in beiden Polaritäten in Anreicherung. Dies macht es möglich, den Ein-Strom und den Aus-Strom zu optimieren.
  • 8 zeigt die Id-Vg-Charakteristiken eines ferroelektrischen Transistors, der auf einer Mischung von OC1OC10-PVV und PCMB basiert. Die Gatespannung wurde von +40 V bis –40 V und zurück bei einer konstanten Abtastrate von 1 V/s gewobbelt. Das Anlegen einer großen Spannung an die Gates setzt die Richtung der Polarisation und so den Wert des Drainstroms des Transistors bei VG = 0. Diese Hystereseübergangskurven können mehrere mal, z.B. 10 mal, mit nur kleiner Degradation wiederholt werden.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine nichtflüchtige ferroelektrische Speicheranordnung 30, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, durch Verwenden von PEDOT/PSS für die erste und zweite leitende Schicht, wobei P(VDF/TrFE) für die organische ferroelektrische Schicht 14 verwendet wird, gebildet. Der Herstellungsprozess der Anordnung dieser speziellen Ausführungsform ist analog wie in der ersten Ausführungsform dieser Erfindung. Die so gebildete Anordnung 30 kann mit jeder passenden organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19 kombiniert werden. Aber in einem speziellen Beispiel dieser Ausführungsform kann die organische ambipolare Halbleiterschicht 19 ein einzelner Polymerhalbleiter sein. Auf diese Weise kann eine Alles-Polymer nichtflüchtige Speicheranordnung unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung prozessiert werden. Also kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung in der Herstellung von Alles-Polymer-Anordnungen verwendet werden.
  • In einer anderen speziellen Ausführungsform kann eine Mischung aus [6,6]-Phenyl-C61-Buttersäuremethylester (PCMB) und Poly[2-Methoxy,5-(3,7)-Dimethyl-Octyloxy]-p-Phenylen-Vinylen (OC1OC10-PPV) als eine organische ambipolare Halbleiterschicht 19 angewendet werden. Die oben erwähnte Mischung kann durch Auflösen einer Mischung von PCMB und OC1OC10-PPV im Verhältnis von 4:1 in Chlorbenzen präpariert werden. Der Gewichtsgehalt ist etwa 0,5%. Die Mischung wurde für 1 Stunde bei 80°C gerührt, auf Raumtemperatur herunter gekühlt und dann auf die strukturierte zweite leitende Polymerschicht aufgeschleudert. Die Hysteresisschleife eines auf einer Mischung von PCMB und OC1OC10-PPV basierten Transistor (Kanallänge/Kanalweite 4/1000 μm) ist in 8 gezeigt.
  • In noch einer anderen speziellen Ausführungsform wird ein ambipolarer Transistor geschaffen, der auf einem einzelnen organischen Halbleiter basiert. Die in dieser Ausführungsform verwendete ambipolare Halbleiterschicht 19 ist Poly(3,9-di-tert-Bytylindeno[1,2-b]-Fluoren). Id-Vg-Hysteresisschleifen des PIF-basierten Transistors für verschiedene Gatespannungsbereiche sind in 9 gezeigt. Die Id-Ströme sind als Ergebnis der geringen Elektronen- und Löcherbeweglichkeit niedrig, dennoch gibt es einen klaren Beweis des Speichereffekts und Schalten passiert bei beiden Polaritäten. Die Verwendung eines einzelnen Materials hat in Hinsicht auf die Verwendung einer Mischung von n- und p-Material, den Vorteil, dass Phasensegregation der p- und n-Komponenten nicht auftreten kann.
  • Ein Vorteil der Anordnung 30 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass alle Schichten aus einer Lösung prozessiert werden können, leichtes Prozessieren und eine Technologie mit niedrigen Kosten erreicht sind. Inklusive einer Maske zum Strukturieren der organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19 besteht der gesamte Prozess nur aus vier Maskensätzen. Da die maximale Prozessierungstemperatur unter 150°C ist, ist diese Technologie kompatibel mit der Verwendung von flexiblen Substraten wie beispielsweise Polymersubstraten.
  • Ein weiterer Vorteil kann in der Tatsache gefunden werden, dass die Dielektrizitätskonstante von ferroelektrischen organischen Materialien, wie beispielsweise P(VDF/TrFE), im Vergleich zu konventionellen Fotolacken, die nach dem Stand der Technik verwendet werden, etwas dreimal größer ist. Daher werden Steuerspannungen reduziert, was in beispielsweise geringerer Leistungsaufnahme resultiert.
  • Der verbesserte Speichereffekt und Schalten, in den obigen Ausführungsformen beschrieben, sind unabhängig von dem Material der organischen ferroelektrischen Schicht 14, die in Kombination mit der organischen ambipolaren Halbleiterschicht 19 verwendet wird.
  • Das Speicherfenster der Anordnung 30 hängt von dem Verhältnis von Elektronenstrom und Löcherstrom ab. Für Verhältnisse nahe 0 oder 1 ist das Speicherfenster am größten. In dem außergewöhnlichen Fall, dass diese Ströme exakt symmetrisch mit Bezug auf Vg = 0 sind, dann ist das Auslesen bei Vg = 0 nicht möglich und Auslesen des Speicherzustands sollte bei Vg ≠ 0 und wobei Vg kleiner als das Schaltfeld ist getan werden.
  • Es sei zu verstehen, dass obwohl bevorzugte Ausführungsformen, spezielle Konstruktionen und Konfigurationen wie auch Materialien hierin für Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung diskutiert worden sind, verschiedene Änderungen oder Modifikationen in der Form und im Detail gemacht werden können, ohne von dem Rahmen und dem Geist dieser Erfindung abzuweichen.
  • Es wird eine nichtflüchtige ferroelektrische Speicheranordnung vorgeschlagen, die eine Kombination eines organischen ferroelektrischen Polymers mit einem organischen ambipolaren Halbleiters umfasst. Die Anordnungen der vorliegenden Erfindung sind kompatibel mit – und nutzen voll die Vorteile von – Polymeren, d.h. Lösungsprozessierung, niedrige Kosten, Schichtdeposition bei niedriger Temperatur und Kompatibilität mit flexiblen Substraten.

Claims (17)

  1. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) mit einer organischen ambipolaren Halbleiterschicht (19) und einer organischen ferroelektrischen Schicht (14), wobei die genannte organische ambipolare Halbleiterschicht (19) und die genannte organische ferroelektrische Schicht (14) mindestens teilweise in Kontakt miteinander sind.
  2. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, die außerdem eine in einer ersten leitenden Schicht gebildete Steuerelektrode (13) umfasst.
  3. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 2, wobei die Steuerelektrode (13) durch die genannte organische ferroelektrische Schicht (14) von der genannten organischen ambipolaren Halbleiterschicht (19) getrennt ist.
  4. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 2, die außerdem eine erste Hauptelektrode (17) und eine zweite Hauptelektrode (18) umfasst, die in einer zweiten leitenden Schicht gebildet sind, wobei die genannte erste (17) und die genannte zweite (18) Hauptelektrode voneinander durch Material der organischen ambipolaren Halbleiterschicht (19) getrennt sind, und die genannte erste (17) und die genannte zweite (18) Hauptelektrode von der genannten Steuerelektrode (13) durch die genannte organische ferroelektrische Schicht (14) getrennt sind.
  5. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der die erste leitende Schicht eine leitende Polymerschicht ist.
  6. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 5, in der die leitende Polymerschicht eine PEDOT/PSS-Schicht oder eine PANI-Schicht ist.
  7. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der die zweite leitende Schicht eine leitende Polymerschicht ist.
  8. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 7, in der die leitende Polymerschicht eine PEDOT/PSS-Schicht oder eine PANI-Schicht ist.
  9. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der die organische ferroelektrische Schicht (14) eine ferroelektrische Polymer- oder Oligomerschicht ist.
  10. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 9, in der die ferroelektrische Polymer- oder Oligomerschicht (14) eine Schicht mit einem Material ist, das selektiert ist aus: (CH2-CF2)n, (CHF-CF2)n(CF2-CF2)n oder Kombinationen davon, um (ungeordnete) Polymere wie: (CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m oder (CH2-CF2)n-(CF2-CF2)m zu bilden.
  11. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der die organische ambipolare Halbleiterschicht (19) eine Mischung eines n- und eines p-Halbleitermaterials umfasst.
  12. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 11, in der die organische ambipolare Halbleiterschicht (19) eine Mischung aus [6,6]-Phenyl-C61-Buttersäuremethylester und Poly[2-Methoxy,5-(3,7)-Dimethyl-Octyloxy]-p-Phenylen-Vinylen umfasst.
  13. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der die organische ambipolare Halbleiterschicht (19) ein einziges organisches Material umfasst.
  14. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 13, in der das einzige organische Material Poly(3,9-di-tert-Bytylindeno[1,2-b]-Fluoren) ist.
  15. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der die Speicheranordnung (30) ein Speicherfenster umfasst, wobei das genannte Speicherfenster von dem Verhältnis von Elektronenstrom und Löcherstrom abhängt.
  16. Nichtflüchtige Speicheranordnung (30) nach Anspruch 1, in der das genannte Verhältnis von Elektronenstrom und Löcherstrom nahe an 0 oder nahe an 1 ist.
  17. Verfahren zum Prozessieren einer nichtflüchtigen Speicheranordnung (30), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden einer organischen ferroelektrischen Schicht (14) und Bilden einer organischen ambipolaren Halbleiterschicht (19), wobei die genannte organische ambipolare Halbleiterschicht (19) und die genannte organische ferroelektrische Schicht (14) mindestens teilweise in Kontakt miteinander sind.
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