TW200845378A - Organic non-volatile memory material and memory device utilizing the same - Google Patents
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Description
200845378 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於記憶體元件，更特別關於元件主動層之 非揮發性記憶體材料的組成。 【先前技#ί】 半導體產業在進入奈米等級的同時，產品需求已非簡 肇 單的「輕、薄、短、小」。未來生活型態勢必走向多功能 化、行動化、多媒體化、及網路化，除了美觀外更需搭配 設計以滿足消費者。有機半導體材料具有質輕、價格便宜、 大面積化等優點，在電子元件的領域中係未來技術開發之 主要趨勢。將有機半導體材料搭配現有半導體技術，可製 造出可自由捲曲、易於配戴、安全美觀的軟性電子產品， 將可進一步降低電子商品的成本並開拓全新的應用領域。 為了達成上述需求，Rohm、NEC、Toshiba、Fujitsu、 • Hitachi、Matsushita等日系廠商開發了鐵磁隨機讀取記憶 體（FeRAM)。IBM、Infineon、Motorola、Samsung、Toshiba、 NEC、Sony等廠商開發了磁電阻隨機存取記憶體 (MRAM)。Intel、ST Microelectronics 開發了相變化記憶體 (OUMP上述三種記憶體為目前非揮發性記憶體 (Non-Volatile Memory，NVM)的主流。NVM 的特性為不需 電維持其儲存内容，如同硬碟可支援各項產品。舉例來說， 其應用包括電信產業、電腦應用、·家電產品、射頻識別（mdi〇 frequency identification，RFID)標籤等等。未來的數位產品 0954-A22083TWF(N2);P54960001TW；hsuhuche 200845378 以低耗電為訴求，而NVM將扮演重要角色。 晶片尺寸不斷縮小的趨勢下，各種存取技術如可抹除 可編程,頊記憶體(KPROM)、電子式可探除可編程准讀記 fe體（EEPROM)、快閃記憶體（Fiash mem〇ry)等技術中， NVM的元件也逐漸進入奈米等級。新一代的FeRAM及 NRAM等技術在日趨成熟的情況下，開始面臨物理極限及 成本壓力。因此，NVM產業結合軟電技術產生以有機分子
材料作為NVM主動層材料的構想，此即有機非揮發㈣ 體（ONVM) 〇 ONVM的優點在於可將有機㈣整合至軟性電子元件 集積度的記憶體。目前0NVM已成為軟電產 業的研發方向之一。 &目㈣有機材料作為記憶體主動層的機制 轉i-stable)效應」，用以形成雙穩態 件又心 一一 的傳導性不佳。以較低電壓進行讀 、材， 號，定義為「0」。若施加電壓，有：T侍到低電流訊 子會被注人電荷，並儲存電荷而混掺的奈米粒 形成高導電狀態。此施力。電壓的動作：::的使主動層 (write)。即使稍後移去施加電壓，電私、明勺寫入」 保持穩定。接著以較低電壓進行「读％載子仍口 °己憶效應 高電流訊號，定義為「1」。這些太;」（read)時，可得到 由施加反向電壓導出，可使主動；電荷亦可 施加反向電壓的動作即所謂的「抹又氏钕电狀態。此 *」（erase)。利用上述 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 6 200845378 的高導電及低導電狀態，可完成寫入_讀取_擦拭 作，構成記憶單元。 長％ OVNM材料應用於軟性電子技術時，以濕式製輕句 潛力。除了應用於RFID之軟電載具外，亦可搭 要以記憶體單元儲存資就電子產品。成本考訂，=需 便宜的有機材料之qVNm可取代現行之非揮發 = 技術。 D忍肢 在美國專利早期公開第2004/0027849號中，利用金屬 載子陷味搭配半導體分子之記憶機制，可用於濕式製程且 具有低驅動電壓的優點，不過無法避免金屬粒=聚集 (aggregation) 〇 人” 在美國專利早期公開第2006/0141703號中，Samsung 提供了-種使金屬粒子均勾分布於主動層的技術。此技術 使用中孔洞（meSoporous)材料與多層塗佈等方式 繁瑣且材料昂責。 1 一衣 在美國專利早期公開第2005/0211978中，包含了金屬 粒子/半導體分子/高分子鏈銜接成單—材㈣概念。不過此 方法中’金屬粒子僅部份接枝至高分子鏈㈣高 覆 型奈米粒子。 綜上所述，目前亟需一種〇VNM材料作為主動層，其 導電粒子可均勻分散於有機材料中，藉以改善元件^率斑 提升包括retention time或endurance等各種電性表1。” 【發明内容】 本發明提供一種有機非揮發性記憶體材料，包括第一 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 200845378 高分子；以及奈米粒子。該奈米粒子具有金屬核5金屬核 表面以第二高分子覆蓋，且金屬核與第二高分子形成核殼 結構；其中第一高分子與第二高分子係由相同的單體聚合 而成，且奈米粒子係均勻分散於第一高分子中。 本發明更提供一種記憶體元件，包括電源，電性連接 至第一電極；接地線，電性連接至第二電極；主動層，夾 設於第一電極與第二電極之間，且主動層係上述之有機非 揮發性記憶體材料。 【實施方式】 本發明提供一種有機非揮發性記憶體材料，包括第一 高分子；以及奈米粒子。該奈米粒子具有金屬核，金屬核 表面以第二高分子覆蓋，且金屬核與第二高分子形成核殼 結構；其中第一高分子與第二高分子係由相同的單體聚合 而成，且奈米粒子係均勻分散於第一高分子中。 第一高分子即所謂的主型高分子(host polymer)，由於 ⑩ 具有與奈米粒子殼層之第二高分子相同的分子結構，因此 可具有較均勻的混掺結果，可有效解決相分散的問題。在 本發明一實施例中，奈米粒子之金屬核與主型高分子之重 量比例小於3:1。在另一實施例中，奈米粒子之金屬核與主 型高分子之重量比例小於1:2。 為了使核殼結構中殼層的高分子能固定於金屬核表 面，在本發明一實施例中，核殼之高分子末端具有含硫官 能基或含氮官能基。合適之含硫官能基可為三硫代碳酸 基、硫醇基、颯基、或其他含硫之官能基。合適之含氮官 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 8 200845378
能基可為胺類、醯胺類、或其他合適之含氮官能基。官能 基之選擇端視金屬核的種類而定。以金為例，含硫之官能 基為較佳選擇。若選擇Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Μ、 Ag、Re、〇s、Ir、Pt等金屬或上述金屬之氧化作為奈米粒 子之核心，可採用含硫之官能基、含氮之官能基、或其他 合適之官能基作為殼層高分子之末端官能基。將高分子連 接至金屬核表面形成奈米粒子之殼層後’再將奈米粒子分 散於主型高分子，即形成OVNM。在本發明一實施例中， 奈米粒子之尺寸介於l-100nm。在本發明一實施例中，奈 米粒子之尺寸介於l-20nm。 在本發明一實施例中，為了同時控制殼層高分子之分 子量以及使高分子末端為含硫官能基，採用了可逆加成斷 裂鏈轉移(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer，以下簡稱RAFT)的聚合方式。RAFT之機構見下 式：
在式1中，首先以起始劑如光起始劑或熱起始劑起始 反應，使單體聚合成高分子Pn ·。Pn ·會與雙硫酯基 S^COS-R進行反應’並釋放出自由基R·。R·將與其他 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 200845378 單體聚合，形成高分子Pm.〇Pm•再與雙硫酯基S=C(Z)-S-Pn 進行反應，釋放出高分子Pn•，而高分子ρη·將與其他單體 進行反應。上述聚合機制即所謂的RAFT反應，屬於自由 基/舌性聚合反應’可有效控制南分子的分子量。關鍵在於 不同的取代基Z具有不同的活化效果。熟悉本技藝之人士 自可藉由選擇Z的種類決定高分子的聚合度及分子量。 一般而言，上述之起始劑以熱起始劑較佳，但亦可採 用光起始劑。熱起始劑包括偶氮類如2,2，-偶氮二雙(2,4-二 曱基正戊腈）(2,2’-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile))、：T 基-2,2 -偶氮雙（2-丙酸曱醋）(dimethyl 2?25-azobis(2-methylpropionate)、2,2-偶氮雙異丁腈 (2,2-azobisisobutyronitrile，以下簡稱 AIBN)、2,2-偶氮雙（2-曱基異丁腈）(252-azobis(2-methylisobutyronitrile))、1，1M禺 氮雙 （ 環己烷 -1- 腈）l5l’-azobis(cyclohexane-l-carbonitrile))、2,2’-偶氮雙 [N-2- 丙 基 -2- 甲 基丙酿 胺](2,2’-azobis[N-(2-propenyl)_2-methylpropionamide])、 1-[(氰基-1-曱基乙基）-偶氮基]曱醯胺 (l-[(cyano-l-methylethyl)azo]formamide)、2,2’-偶氮雙（N-丁 基 -2- 曱 基丙酿 胺）(2,2’-azobis(N-butyl-2-methylpropionamide))、2,2’-偶氮 雙 （N- 壞 己基 -2- 曱基 丙酉藍 月安)(2,2’-azobis(N-cyclohexyl-2画methylpropionamide)、或其 他合適之偶氮類起始劑；過氧化物類包括苯曱醯基過氧化 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 200845378 物（benzoyl peroxide)、1，1-雙（第三丁基過氧基）環己燒 (l，l-bis(tert>butylperoxy)cyclohexane)、2,5-雙（第三丁基過 氧 基 ）-2,5- 二曱基 環己烷 (2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylcyclohexane)、2,5-雙 (第三丁基過氧基）-2,5-二曱基-3-環己炔 (295-bis(tert-butylperoxy)-2?5-dimethyl-3-cyclohexyne) ^ 雙 (1-(第三丁基過氧基）-1-曱基乙基）苯 (bis(l-(tert-butylpeorxy)-l-methy-ethyiybenzeiie)、第三丁基 ⑩ 過氧化氫（tert-butyl hydroperoxide)、第三丁基過氧化物 (tert-butyl peroxide)、第三丁基過氧基苯曱酸（tert-butyl peroxybenzoate)、菌香基過氧化氳（Cumene hydroperoxide)、環己酮基過氧化物（cyclohexanone peroxide)、二茴香基過氧化物(dicumyl peroxide)、月桂基 過氧化物（lauroyl peroxide)、或其他合適之過氧化物。光起 始劑包括苯乙酮類如2-曱基-1-(4-(曱基硫醇基）苯基-2-嗎 0 林基 丙基嗣 (2-methyl-1 -(4-(methylthio)phenyl)-2-morpholino-propane) 、1-經基環己基苯基酉同（1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)、二苯乙氧基酮（diethoxyacetophenone)、2-經基 2-曱 基 -1 - 苯 基 -1 - 丙 基 -1 - 酉同 (2-hydroxy-2-nethyM-phenyl-propane-1-one)、2-曱苯基 -2_(,一曱基胺基）-1-[4-(嗎林基）本基]-1 - 丁基-1 -酉同 (2-benzyl-2-(dimethylamino)-1 -[4-(morpholmyl)phenyl]-1 -b utanone)、其他合適之笨乙酮；安息香類如安息香 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 11 200845378 (benzoin)、安息香曱基醚(benzoin methyl ether)、安息香二 曱醚(benzyl dimethyl ketal)、其他合適之安息香；二苯基酮 類如二苯基酮（benzophenone)、4-苯基二苯基酮（4-phenyl benzophenone)、羥基二苯基酮（hydroxyl benzophenone)、或 其他合適之二苯基酮；π塞吨綱類如異丙基嗟吨酮（isopropyl 此〇\&111;]1〇1^)、2-氯基嗟吨酮（2-(；111〇1'〇让丨〇\&111;11〇1^)、或其 他合適之嗟吨酮；蒽醌類如 2-乙基g醌 (2-ethylanthraquinone)、或其他合適之蒽酉昆。 ® 上述之單體在聚合成高分子後具有成膜性，如聚2-曱 基-丙細酸基-1-金剛烧基-1-甲基-1-曱基_乙基g旨（PCm)、聚 曱基丙烯酸曱酯（PMMA)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯（pc)、聚 乙細(PE)、聚苯乙浠（PS)、聚對苯二曱酸乙二醇醋（pet)、 或其他合適之南分子。若奈米粒子之殼層高分子及主型高 分子採用Cm作為單體，可提供OVNM較佳之熱穩定性。 雖然本發明中奈米粒子之殼層高分子與主型高分子之單體 相同，但本發明一實施例中，主型高分子之數量分子量 (Mfl 0000-300000 g/mol)遠大於奈米粒子殼層高分子之數 量分子量(Mn=1000-10000 g/mol)。小分子量高分子包覆的 奈米粒子具有較小的尺寸與較佳的分散性，其雙穩態產率 (bi-stable yield)大於90%。另一方面，大分子量之主型高 分子容易成膜且易於控制主動層厚度，可降低啟動電流 (turned-on current)至1mA以下，使元件易於被外加電壓抹 除或重寫。 本發明亦提供一種記憶體元件，包括電源，電性連接 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 12 200845378 =第:電極；接地線，電性連接至第二電極；主動層，爽 6又於弟=電極與第二電極之間，且主動層係上述之有機非 揮發性記憶體材料(0VNM)。在本發明一實施例中，主動 層之厚度小於2_聰。在本發明另—實施例中，主動層之 厚度^於200nm。由於本發明之奈米粒子可與電極直接交 換電何進行寫入/讀取/抹除等動<乍，因此無需額外添加電 子施體（electron donor)。此外，以負向電壓進行抹除時， 由於脈衝電位小於持續掃描電位，因此元件較不易損壞而 延長元件耐久性（endurance)。 為更清楚說明本發明之特徵，特舉例於下述實施例。 實施例1 (合成低分子量(〈lOOOOg/moi)之PCm) 取2g之2_曱基_丙烯酸基小金剛烧基冬曱基小曱基_ 乙基醋（2-Methyl-acrylic acid 1 -adamantan-1 -methyl-1 -methyl-ethyl ester，以下簡稱 Cm)、0.055g 之 2,2-偶氮雙異 丁腈(AIBN)、0.128g之三硫碳酸氰基二甲基曱基酯曱基酯 _ (Trithiocarbonic acid cyano-dimethyl-methyl ester methyl ester)、及1.5g之曱苯置於高壓反應瓶中，進行凝固-抽離-融化（freeze-pump-thaw)三次以去除反應物中的氧氣，於80 °C下反應20小時。反應結束後加入四氫呋喃（THF)溶解稀 釋，接著加入大量的戊烧析出固體後，去除溶劑。接著再 以THF溶解固體，並以戊烷做二次沉降，去除溶劑後抽乾 固體，得白色固體1.7g。以膠體滲透層析(gel permeable chromatography，GPC)測得 Mw 為 2399 g/mol ’ Μη 為 2084_g/mol，PDI為1·15。上述之反應如式2。 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW:hsuhuche 13 200845378
S
aibn 甲苯 8〇°C，20 小時
(式2) 實施例2 (合成高分子量(>1〇〇〇〇g/inol)2PCm)
取 2g 之 PCm(Mw 為 55770)、0.036g 之 AIBN、2.4g 之Cm、0.128g之二硫酿（trUhioester)、及3@之甲苯置於 咼壓反應瓶中’進行凝固-抽離-融化（freeze_pump-thaw)三 次以去除反應物中的氧氣，於8〇°C下反應20小時。反應 結束後加入THF溶解稀釋，接著加入大量的戊烷析出固體 後，去除溶劑。接著再以THF溶解固體，並以戊烷做二次 沉降，去除溶劑後抽乾固體，得白色固體4g。以GPC測 得 Mw 為 112266 g/mol，Μη 為 81917 g/mol，PDI 為 1·36。
上述之反應如式3。 S _CN
AIBN
S
-CN
甲苯 80°C，20 小時 =〇
PCm (低分子量） PCm (高分子量） （式3) 實施例3 (合成奈米粒子Au-PCm) (1)取 O.lg (0.26mmol)之金氯酸（(HAuC14*3H20))溶於 8mL之去離子水。 (2)取〇.5g之相轉移劑溴化四辛烷基銨鹽溶於i5mL之 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW：hsuhuche _ 14 200845378 曱本溶液。 (3) 將上述水溶液及曱笨溶液置入反應瓶中，以磁石劇 烈攪拌10分鐘後移去水相並保留有機相。移去的水相必需 透明，若不透明則必需加入更多曱苯擾拌。 而 (4) 取lg實施例1之產物溶於1〇mL曱苯後，加入步驟 (3)之有機相並以磁石劇烈攪拌5小時。 (5) 取0.12g(3.12mm〇l)還原劑（硼氫化鈉，NaBH^溶於 l〇mL去離子水後，加入步驟(4)之混合物並以磁石劇烈攪 拌，反應3小時。此反應會產生些許氣泡並使上層有機相 的顏色轉為紫色。 (6) 反應結束後，取上層之有機相並以減壓蒸餾法去除 大部份溶劑。 (7) 將粗產物加入不含水的曱醇，得懸浮液。 (8) 將懸浮液以3000 rpm離心15分鐘後，倒掉離心液 即得到沉澱之Au_PCm。 (9) 同步驟(7)，以去離子水及曱醇交錯清洗Au-PCm各 三次，去除未反應物及鹽類。 (10) 烘乾後得咖啡色固體產物〇.8g。上述反應如式4。
PCm K = PCm (式4) 實施例4 (合成奈米粒子Au_PCin) 同實施例3，唯一差別為步驟(4)選用實施例2中高分 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 200845378 子量之PCm。 實施例5 (Au-PCm之粒徑分析） 將實施例3及4之Au-PCm分別配製成〇.〇iwt〇/0之曱 苯溶液後，滴在銅網上後以真空烘箱去除甲苯。以Hitachi 之H-750(穿透式電子顯微鏡，TEM)進行量測，實施例3 之粒徑介於4-6nm，且均勻度佳。實施例4之粒徑介於 5-12nm，且均勻度不佳。 實施例6 (Au-PCm之熱分析） 以PERKIN ELMER TGA-4(熱重分析儀）量測實施例3 及4之熱穩定性。首先將奈米粒子置於真空烘箱去除水 氣，除去水氣後之樣品約介於5-10mg。接著將樣品置於白 金盤上，於乾燥氮氣下以20°C/分鐘的速率升溫，測試樣品 50-600°C的熱重損失形。由實驗發現，奈米粒子完全燃燒 後剩餘之金黃色固體為不會裂解之金屬Au。實施例3之奈 米粒子為兩段式裂解，熱裂解溫度大約在210°C-398°C， Au含量約占10wt%。實施例4之奈米粒子之熱裂解溫度大 約在235°C -441°C，Au含量約占5wt%。第1圖及第2圖分 別為實施例3及實施例4之奈米粒子之熱裂解曲線。 實施例7 (合成低分子量（<10000 g/mol)之PMMA) 取8g之曱基丙烯酸曱酯（MMA)、0.132g之AIBN、 0.3056g之三硫酯（1：1^-1;11丨〇65161*)、及68之曱苯置於高壓反應 瓶中，進行凝固-抽離-融化（freeze-pump-thaw)三次以去除 反應物中的氧氣，於80°C下反應20小時。反應結束後加 入THF溶解稀釋，接著加入大量的戊烷析出固體後，去除 0954-A22083TWF(N2);P5496⑻ 01TW;hsuhuche 16 200845378 溶劑。接著再以THF溶解固體，並以戊烷做二次沉降，去 除>谷劑後抽乾固體’得白色固體7.3g。以GPC測得]VIw為 6400 g/mol，Μη 為 5144 g/mol，PDI 為 1·24。上述之反應 如式5。 s S八S——CN +
ΑΙΒΝ 曱苯 80°C，20 小時
/一CN
[=〇 n 〇
I (式5) • 實施例8 (合成奈米粒子Au-PMMA) (1) 取 O.lg (0.26mmol)之金氯酸（HAuC14*3H20)溶於 8mL之去離子水。 (2) 取0.5g之相轉移劑溴化四辛烷基銨鹽溶於丨5mL之 曱苯溶液。 (3) 將上述水溶液及曱苯溶液置入反應瓶中，以磁石劇 烈攪拌10分鐘後移去水相並保留有機相。移去的水相必兩 透明，若不透明則必需加入更多曱苯攪拌。 • (4)取lg實施例5之產物溶於10mL曱苯後，加入步驟 (3)之有機相並以磁石劇烈棍摔5小時。 (5) 取 0.12g (3.12 mmol)還原劑 NaBH4 溶於 l〇mL 去離 子水後，加入步驟(4)之混合物並以磁石劇烈攪拌，反應3 小時。此反應會產生些許氣泡並使上層有機相的顏色轉為 紫色。 (6) 反應結束後，取上層之有機相並以減壓蒸餾法去除 大部份溶劑。 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche Ί7 200845378 (7) 將粗產物加入不含水的甲醇’得懸浮液。 (8) 將懸浮液以3000 rpm離心15分鐘後，倒掉離心液 即得到沉澱之Au-PCm。 (9) 同步驟(7)，以去離子水及曱醇交錯清洗Au-PCm各 三次，去除未反應物及鹽類。 (10)烘乾後得咖啡色固體產物0.89g。上述反應如式6。
CN
=0 HAuC14*3H2〇 ?
NaBH4 (C8H17)4NBr
(式6) 實施例9 (Au-PMMA之粒徑分析） 將實施例8之Au-PCm分別配製成O.Olwt%之曱苯溶 液後，滴在銅網上後以真空烘箱去除曱苯。以Hitachi之
H-750(穿透式電子顯微鏡，TEM)進行量測，實施例8之粒 徑介於4-6nm，且均勻度佳。 實施例10 (Au-PCm之熱分析） 以PERKIN ELMER TGA-4(熱重分析儀）量測實施例8 之熱穩定性。首先將奈米粒子置於真空烘箱去除水氣，除 去水氣後之樣品約介於5-10mg。接著將樣品置於白金盤 上’於乾無氮氣下以20 C /分鐘的速率升溫，測試樣品 50-600°C的熱重損失形。由實驗發現，奈米粒子完全燃燒 後剩餘之金黃色固體為不會裂解之金屬Au。實施例8之奈 米粒子為兩段式裂解，熱裂解溫度大約在182°C-334°C， 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 18 200845378
Au含量約占10wt%。實施例4之奈米粒子之熱裂解溫度大 約在235°C-441。〇，Au含量約占90wt%。第3圖為實施例 8之奈米粒子的熱裂解曲線。 實施例11 (有機非揮發性記憶體元件） 取2吋玻璃基板分別浸泡至去離子水、丙酮、異丙醇 等溶劑後以超音波振盪清洗並烘乾。隨後利用真空蒸鍍 機，搭配200/400/800/2000μιη線寬之光罩於基板上濺鍍 約75nm厚之鋁金屬作為下電極。將本發明實施例3之奈 米粒子（〇.lwt%)與實施例2之高分子⑴·24wt〇/〇)溶於曱苯並 以1500rpm之速率旋轉塗佈6〇秒成膜，此薄膜即記憶體元 件之主動層，厚度約為20-50nm。最後濺鍍一層與下電極 垂直方向之鋁金屬層（約75nm厚）作為上電極，即完成 ONVM元件。 實施例12 (元件之耐久性測試） 第4圖為實施例11之元件的耐久度測試。首先施以 3V舄入(Write)，再以IV讀取(Read)。此時的電流值為接 通悲笔抓（on-state current，i〇n)。隨後以_7V 抹除（Erase)， 再以IV讀取(Read)，此時的電流值為關閉態電流…迅state current，Icff)。上述寫入_讀取_抹除_讀取為一循環動作。可 循裱的次數越多，兀件之耐久度（endurance)越好。禮 為電流開關比。以實_ U之元件為例，若1〇心為1〇3, 則耐久度為可重複操作1〇〇 r欠以±。 實施例13 (元件之資料維持性測試） 第5圖為λ施例11之元件的耐久度測試。首先施以 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 200845378 3V寫入(Write)，再以IV讀取(Read)。此時的電流值為接 通態電流（〇n-state current，IGn)。接著並不馬上進行抹除 (Erase)，而是移去外加電壓後，再以IV讀取電流值。此 電流值維持的時間即為資料維持時間（data retention time)。最後再以-7V抹除(Erase)，接著以1V讀取(Read)， 確認此時的電流值為關閉態電流(〇ff-State ，IQff)。如 此便完成完整的資料維持時間測試。以實施例11之元件為 例，若Ιαη/Ioff為1〇4，則資料維持時間可達3600秒以上。 值得注意的是，可藉由混掺比例的微調及膜厚等製程參數 的改變，進一步提升記憶體元件之表現。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者， 在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作任意之更動與潤 飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。
0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 200845378 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明實施例3之熱裂解曲線； 第2圖係本發明實施例4之熱裂解曲線； 第3圖係本發明實施例8之熱裂解曲線； 第4圖係本發明實施例11之元件耐久度測試結果；以 及 第5圖係本發明實施例11之元件的資料維持時間之測 試結果。 【主要元件符號說明】 無0
0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 21
Claims (1)
- 200845378 十、申請專利範圍： 1·一種有機非揮發性記憶體材料，包括: 一第一高分子；以及 奈米粒子，具有一金屬 核 一 ，該金屬核之表面以一第 二高分子覆蓋，且該金屬核與該第二高分子形成—核殼結 構； 其中該第-高分子與該第二高分子係由相同的單體聚合而成，且該奈米粒子係均勻分散於該第_高分子中。、 2. 如申請補範圍第1項所述之有機非揮發性記情r 材料，其中該奈米粒子之尺寸介於UOOnm。 ° “且 3. 如申請專利範圍第〗項所述之有機非揮發性記 材料’其中該奈米粒子之尺寸介於l_2〇nm。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之有機非揮發性記憶體 材料，其中該金屬核包括Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、pd、 Ag、Re、Os、lr、pt、Au、或上述之氧化物。 5. 如申請專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶體 材料’其中該第一高分子及該第二高分子包括pCm、 PMMA、PP、PC、PE、PS、或 PET 〇 6. 如申晴專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶體 材料’其中該第二高分子之末端包括含硫、含緩基（_C〇〇H) 或含氮之官能基。 7·如申請專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶體 材料’其中該第一高分子之數量平均分子量介於 10000-300000 g/mol 之間。 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 22 200845378 8. 如申請專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶體 材料，其中該第二高分子之數量平均分子量介於 1000-10000 g/mol 之間。 9. 如申請專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶體 材料，其中該奈米粒子之金屬核與該第一高分子之重量比 小於3:1。 10. 如申請專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶體 材料，其中該奈米粒子之金屬核與該第一高分子之重量比 小於0.5:1。 11. 一種記憶體元件，包括： 一電源，電性連接至一第一電極； 一接地線，電性連接至一第二電極； 一主動層，夾設於該第一電極與該第二電極之間，且 該主動層係申請專利範圍第1項所述之有機非揮發性記憶 體材料。 12. 如申請專利範圍第11項所述之記憶體元件，其中 該主動層之厚度小於2000nm。 13. 如申請專利範圍第11項所述之記憶體元件，其中 該主動層之厚度小於200nm。 0954-A22083TWF(N2)；P54960001TW；hsuhuche 23
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