TW200849581A - Organic electronic memory component, memory component arrangement and method for operating an organic electronic memory component - Google Patents

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Karsten Walzer
Karl Leo
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Description

200849581 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 儲存元件排列及有 本發明係-種有機電子儲存元件 機電子儲存元件之操作方法。 【先前技術】 六哭傳tr術實現儲存树的方法是以由電晶體、電 合-^及電崎構柄獅電路絲礎。目前已— 系列關於揮發性記憶體(例如DRAM :動態隨機存取:師 及非揮發性記賴⑽如所職㈣式記憶體）的儲存ς 理。在可糊見的絲，叫麟絲礎的電荷儲存方式 將會碰_翻度極限。糾，目前使用_存原理大部 ^需要用到複雜的高溫製程，而且對三度空間的整合並不 是很適合。因此全世界都在積極找尋長期儲存資料的其他 方法及材料。 、 有機電子技術被視為大有希望作為以石夕為基礎的電子 技術的替代技術。相較於以矽為基礎的電子技術，有機電 子技術的優點包括製程較為簡單(例如可以在較低溫度下 印刷或蒸發）、可以使用軟性基板、以及有多樣化的分子材 料可供選擇。 在現有技術中已知有多種具有一個或多個有機活性層 的儲存元件。Potember et al·: Applied Physis Letters，Vol. 34, 1979 j 405-407 1 “Electrical switching and memory p/zewmem? h 描述一種由一個銅觸 點、有機活性材料Cu-TCNQ、以及一個鋁外層觸點構成的 200849581 儲存元件。可以在一個較高的電阻(2 M〇hm)及一個較低的 電阻(200 Ohm)之間連接一個電場使這種儲存元件被可逆 切換。切換性能歸因於電荷轉移複合作用，也就是
Cu-TCNQ内的體積效應。這種儲存元件的缺點是需要厚度 相當大的Cu-TCNQ層（1〇μιη)。
Yang et al·· Applied Physics Letters，，，Vol· 80, 2002， 299Ί-2999 l’，Orgcmic electrical bistMe 福 r^7·—/e騰卿’描述一種有有機活性材料孓氨基 _4,5_味唑雙腈(AIDCN)的儲存元件。這種儲存元件是由多 個AIDCN有機層構成，而且這些有機層將一個很薄的鋁層 包圍住。為了系統的切換，這種系統需要一個埋在有機層 之間的很薄的鋁層，以及採用鋁作為電極材料。這種系統 的缺點是需要使用鋁電極、埋入式鋁層的製造非常麻煩、 以及不明的切換機制，尤其是後者會對系統的進一步發展 造成困難。
Bandyopadhyay et al: ^Applied Physics Letters", Vol. 82, 2003 ^ 1215-1217 f ^Large conductance switching and memory effects in organic molecules f〇r datastorage αρ/7/fca如财”描述另外一種含有具有可切換性能之有機活 性材料的儲存單元。這種儲存元件的缺點是以玫瑰紅(R〇se Bengal)為材料製造有機活性層的總程非常麻煩，以及需要 在真空條件下在火爐中進行數小時的熱處理，因此很難提 升製造效率。
Colle et al··· “〇rganic Electronics, Vol· 7, 2006，305-312 200849581 1 “Switching cmd filamentary conduction in non_v〇latile memoWe〆’也有描述一種含有不同有機材料的儲存 元件，以及對不同的金屬/有機物/金屬結構進行研究。這種 儲存元件的儲存性能歸因於電極上的一個薄氧化物層，以 及經由細絲進行的電子遷移。這種儲存元件的缺點是切換 性能及換向電壓的可重現性及可靠性都不夠高，而且會受 到許多無法控制的因素影響。另外一個缺點是這種儲;元 件的切換機制不明，因此會對儲存元件的進一步發展造成 困難。
Krieger et al·: “Synthetic metals，Vol· 122, 2001，199-202 展 “Molecular analogue memory cell based on electrical switching and memory in molecular thin films 8x8陣列構成的尺寸為刚，x 1(%111的試驗結構。這個 試驗結構在兩個金屬電極之間有—個厚度⑽騰至5〇〇邮 的聚合物膜（聚苯基乙块），而且這個聚合物膜有推雜 5%-7%的NaCl。慢慢升高電極上的電極將觸分解成他+ 及C卜Na及Cl會向電極移動’因而使電阻發生變化。充 分利用此-效應財以職儲存元件的結構。這種結構的 缺點是必須使-個㈣的電場與電極接通—段很長的時 間，以致使離子擴散’也就是說無法快速切換儲存元件。 此外，這種結構是-種揮發性儲存元件，因為只要切斷電 場’離子就會因為在層⑽濃度梯度從電極移開，因此益
法保持原有的狀態。 W 以上提及的文獻都未能清楚定義切換效應，可能的原 7 200849581 因包括金屬細絲的形成、離子或金屬原子的擴散、或是發 生在觸點上的物質重新配置。
Thin Film Electronics 公司(www.thinfilnrW斑 Xaar 公司 合作開發出一種可以作為非揮發儲存元件的有機鐵電聚合 物。這種儲存元件是充分利用聚合物的鐵電特性，理論上 聚合物的鐵電特性應該要比前面提及的效應更為穩定。典 型的聚合物電子元件是由一層或兩層(很少是兩層以上)聚 合物層所構成，原因是在沉積出聚合雜結構時，會碰到一 個困難，那就是不能將已經形成的沉積層再度溶解，但是 卻只有兩類主要的聚合物溶劑(親水性溶劑及疏水性)可供 使用。因此要製造出複雜的聚合物層堆是一件很困難的事。 以上提及的儲存元件可以經由不同的技術結合成儲存 單元其中最簡的的一種方式是排切在金屬導電觸點矩陣 中，例如 Krieger et al·: “Synthetic metals，Vol. 122, 2001，
199-202 ^ ((Molecular analogue memory cell based on electrical switching and memory in molecular thin films” 氣电 的排列方式。這種排列方式可以形成很高的儲存密度。只 需將接觸道結構化就可以達到將儲存元件結構化的目的， 因此可以在位於接觸道之間設置大面積的有機層，這樣就 可以迴避有機材料之橫向結構化的技術問題。 【發明内容】 本發明的任務是提出—種敎性更高且儲存性能的可 再現性更好的錢電讀存錯、贿元 子儲存树讀作雜。 8 200849581 採用具有獨立申請專利範圍第！項 ;轉元件、獨立申請專利範圍第14項之特軸 ，上述目的。本發日狀_申請專利 發明之各種有利的實施方式。 川合均為本 本發_有機電子儲存元件具有—麵極、—個 ==rf極與输犧與，_接觸的 有機層排列，該有機層排列包括下列 的電荷載體輸送層、—個反電極側的電荷載體_層電: 個，於此_者之間的儲存層區域，該儲存層區域包括 一固電何載體儲存層、另外—個電荷_館存層、以及一 個位於此二者之間的電荷載體阻擋層。 、與現有技術比較，本發明的優點是可以利用一般的製 造方法以低成本的方式製造出本發明的儲存元件。不像現 利用形成金屬細絲、離子或金屬原子的擴散、或是使物質 在觸點上重新配置等方式的現有技術很難控制儲存元件的 儲存機制，本發明的儲存元件則可以提供可控制的、穩定 的以及可再現性南的儲存電子資料的方法。經由接一個 電壓使電鱗體(也就是電子或H組人械層排列，並 被輸送到電荷載體儲存層儲存起來。要消除以這種方式形 成的，存，時’只需改變儲存時接通之電壓的極性即可。 最好疋以導電性良好的材料(例如金屬）製造電極斑反 電極。不過也可贿_金屬電極㈣，但前提是導電性 不能小於100 S/em。例如具有高導雜的氧化物、氮化物、 200849581 以及聚合物均屬於非金屬電極材料。 被導=的:良=電極側的電荷載體輸送層有 沒有被導電二電荷載體閉鎖層則通常 荷賴(電子❹穴) 排列中以職她低的方錢送譏荷载體。在有频
ϋ 有機材料的導電摻雜有多種已知 以將有機材料接雜成n型摻雜或 方二。：可 型摻雜物ϋ f是職戦級(hqmq η :於⑽、如切、獅⑸二== ==〇能級。另外一種可行的方式是；= 皿類的施主_子的彻電位。魅對⑽ 二茂鐵離子)的氧化電位應小於或等 /(—戊鐵/ 二= 是,Γ·2.2ν，= 咖〇1至刚0 g/m〇1之間。根據一種特別有利的實子= 導電η型摻雜的莫耳摻雜濃度(受主分 工 在一™至叫 至1.10之間。这種貫施方式可以改善穩定性 位愈低，在空氣中的穩定性就愈差。 口马乳化電 如德國專利則3 〇7⑵所述，可以在形成有機
間或有機層形成後的層形成過程從—種乐 I 叩里Tti驅物中形忠> 主。這樣前面提及的施主的HOMO能級指的就H此声）也 200849581 機材料m2糾種可π的方技叫他的方式形成有 鱼雜。例如利用c〇蒸發將一種逸出功較小的金屬 ”有钱材料摻雜。例純及铯對於n师雜均报適合。 子L_驗(L_:最低未佔據分 r離ί。Λ4.8 eV、f最好是大於5.G4 eV的分子或中性 二二τ:以1用原遇電位的環電位測量測定p型摻雜之 Ο Ο 箄於-〇 3 ν、Q祕1 $域Fe/Fe+的㈣原電位應大於或 v 大^_或等於〇·〇ν、或最好是大於或等於0.24 。文的莫耳質量應在100g/mom_g/mol之間細 g/m〇l至麵g/_之間、或最好是在細麵至雇 間。根據―種有_實施方式，p雜雜的莫耳換 雜浪度($私子:基質娜分子)應在1:1_至Μ之 謂至Μ之間、或最好是在刚至⑽之間。可財 形成有機層期間或有機層形成後的層形成過程中從一種先 驅物中形成寄主。這檨 就是此處形成的寄主f的LUM〇能級指的 根據本發明的—種有利的實施方式，錢極與電極側 的電荷載體輸送層之間有-個電荷載體注人層。除了可L 麟及絶的鹽類作為形成電荷載體注入層的材料外，也可 以用铷、贼疋、納的鹽晴為形成電荷載體注入層的材 ，。電荷韻注人層的厚度最好是從賴(A)到若干奈米的 範圍。 本發明=財_實財式是料子縣礎的 方式，這種方式是以電極作為陰極、以找極作為陽極、 200849581 X電極側的電荷麵輸送層作為陰極綱電子輸送層、以 反，極侧的電荷載體閉鎖層作為陽極侧的電子閉鎖層、以 ^何载體儲存層作為電子儲存層、以另外—個電荷載體儲 子層作為另外-個電子儲存層、以及以電荷載體阻擔層作 為電子阻擋層。 、根據本發雜財_實施方式，儲存元件具 〇 有以下的能量關係：陰極側的電子輸送層的LUM〇能級高 於與陰極側的電子輸送層相鄰之電子儲存層的LUM0能 級’陽極側的電子_層的LUMQ能級高於與陽極側的電 ]鎖層相郝之另夕卜一個電子儲存層㈤Lum〇能級，電子 u存層及另外一個電子儲存層# LUM〇能級低於電子阻播 :的LUMO能級。經由這種方式可以在電子儲存層及另：卜 、個電子贿層的區域形搞謂的㈣，電子會在位牌内 被補獲”，因此就被儲存在位阱内。 〇 、，轉本發明的—種有利的實施方式，陽極側的電子閉 鎖層的LUMO能級高於以下諸層❸LUM〇能級：電子儲 存層、另外-個f子儲存層、以及陰極儀電子輸送層。 根據本發_—财利的實施对，電子儲存層及/或 另外-個電子儲存層白勺LUM〇能級比陽極側的電子閉鎖層 的LUM〇能級低0.1 eV至3.0 eV。 、曰 、本發明的-種有利的實施方式是以空穴為基礎的儲存 方式，這種方式是以電極作為陽極、以反電極作為陰極、 反電極側的電荷載體閉鎖層作為陰極側的空穴閉鎖層、以 12 200849581 電荷載體储存層作為空穴儲存層、以另外一個電荷載體儲 存a作為另外個空六储存層、以及以電荷載體阻播層作 為空穴阻檔層。 根據本發明的-種特別有利的實施方式，儲存元件具 有以下的能1關係：陽極側的空穴輸送層的LUM〇能級高 於與陽極側的空穴輸送層相鄰之空穴儲存層❸lum〇能 f) 、、及陰極側的空穴閉鎖層的LUMO能級高於與陰極側的空 穴閉鎖層相鄰之另外一個空穴儲存層的LUM0能級，空穴 儲存層及另外-個空穴儲存層的历·能級高於空穴阻播 層的LUMO能級。經由這種方式可以在空穴儲存層及另外 -個空穴儲存層的區域形成所謂的㈣，空穴會在位拼内 被“補獲”，因此就被儲存在位牌内。 根據本發明的-種有利的實施方式，陰極側的空穴閉 鎖層的LUMO能級高於以下諸層的LUM〇能級：空穴儲 〇 存層、另外一個空穴儲存層、以及陽極側的空穴輸送層。 根據本發明的-種有利的實施方式，空穴儲存層^或 另外-個空穴儲存層白勺LUM0能級比陰極側的空穴閉鎖層 的LUMO能級低0.1 eV至3.0 eV。 曰 根據本發明的-種有·實施方式，在電極、反電極、 以及有機廣排列之上的㉟且在接通狀態及切斷狀態應位於 1 Ohm至100 MOhm的範圍，或最好是位於〇a k〇hm至 100kOhm職圍。通常將電阻較大的狀態稱為切斷狀離， 電阻較小的狀態稱為接通狀態。 〜 根據本發明的-種有利的實施方式，在電極、反電極、 200849581 態及切斷狀態的比例 以及有機層排列之上的電阻在接通狀 關係大於1:1.5。 根據本發明提出的操作有機電子儲存元件的方法 =的儲存的方式是將電極與反電極接通— 電壓，而且該賴的糕值不_先前_之賴的電厂^ 值。利用這種方式可以用非揮發性龄式儲存—種以上的
Ο 儲存狀,4。人資料關㈣的賴會在有機層堆中造成不 同的電荷ϋ移’目此可崎儲存元件娜為 【實施方式】 第1圖是以示賴顯示—有機電子儲存元件的層順 、、在電極(1)及反電極(2)之間有一個電極側的電荷載體輸 运層⑶、-個反雜觸電荷細_層(4)、—個位於此 二者之間的儲存層區域(5)，儲存層區域(5)包括—個電荷載 體儲存層⑹、另外-個電荷載體儲存層⑺、以及一個位於 此二者之間的電荷載體阻擋層(8)。 第2圖是財意村顯示的以電子為基礎之儲存元件 的能級。第3暇畔意方式顯示如第2圖之有機電子儲 存元件的層順序。 在陽極(11)的旁邊是一個陽極側的電子閉鎖層（12)。接 下來依序是一個電子儲存層（13)、一個電子阻擋層（14)、另 外一個電子儲存層(15)、以及一個與陰極(17)相鄰的有推雜 的陰極側的電子輸送層(16)。由於電子儲存層（13)及另外一 個電子儲存層（15)的LUMO能級較低，因此會形成位阱。 由於要離開位阱必須先克服由電子閉鎖層（12)及電子阻擋 14 200849581 層(14)形成的㈣’因此—旦電子進到位种就很難從位胖 逃脫。 使用回純度的有機材料有助於提高儲存元件的效率， 例如可以在真空中經由梯度升華將有機材料純化。這樣就 可以避免因所謂的陷胖狀態可能出現的漏電流。經升華純 化的有機材料有助於將電荷長時間儲存在儲存元件中。 ❹ 第一個實施例的構造方式如下： (1U)陽極：氧化銦錫(IT0) (12.1) 電子閉鎖層：3〇nmNHT5 (13·1)電子儲存層·· 6〇nmc6〇 (14.1) 電子阻擋層：1〇nmNHT5 (15·1)另外一個電子儲存層：5〇nmC6() (16.1) 輸送層：30nmBPhen，摻雜铯 (17.1) 陰極：i〇〇nm 铭 〇 以上所有的層都是以空蒸鍍法製成。原則上也可以用 其他方法形成這些層，例如離心脫水法、到刀、法、或是自 動組成法。 各層的HOMO能級與LUMO能級如下：
(1U)IT0 逸出功 ea〜-4.8eV
(12.1) NHT5:EvB1=-5.3eV，ECB1〜-1.9eV
(13.1) C60:EVS产-6.0eV，Ecs广_3.8eV
(14.1) NHT5:EvB2=_5.3eV，ECB2〜_1.9eV
(15.1) C60:EVS2=_6.0eV，ECS2〜，3.8eV
(16.1) BPhen:EVT1=-6.7eV，ECT1 〜，3.0eV 15 200849581
(17.1)Al：EK^4.3eV 的要 ^_#^>EcS1，EgB2>WEcb2>Ecs2 第6圖顯示如第2圖及第3圖之有機電子儲存元 電流-電壓曲線。從第6圖可清楚的看出滞後現象。上方及 下方的電流-電壓曲線呈現一勝3V爿3V的婦晦⑽距
0.2V)及-個從3V至㈣的反向掃晦。如果接通一個咖 咐買出電壓’可以在相_電壓下得到兩個不同的電流。 這樣就可以實現以兩種不·態為基礎的有機儲存元件。 第7圖是以示意方式顯示如第2圖及第3圖之有機電 ^儲存元件的接通狀態及切斷狀態與時間的關係。這些狀 悲都是非揮發性的。即使沒有外部電場，接通狀態及切斷 狀態也都是穩定的。 第8圖顯示如第2圖及第3圖之實施例之有機電子儲 存元件的10G個循環的電壓及電流的關係。寫入電壓為 5V’消除電壓為_5V，讀出電壓為〇 6v。這是一種非揮發 可重複寫入的儲存元件。 Χ 於前述實施例中所使用之ΝΗΤ5亦可以具有Me〇_TpD 之相同性質之材料替代。 如第2圖及第3圖的以電子為基礎的儲存元件的第二 個貫施例的構造方式如下： (11.2) 陽極··氧化銦錫(1丁〇) (12.2) 電子閉鎖層·· 30nmNHT5 (13·2)電子儲存層：50nmC6〇 16 200849581 (14·2)電子阻擋層·· 1〇nmNHT5 (15.2) 另外一個電子儲存層：3〇nmC；6() (16.2) 輸送層：3〇nmNET5，摻雜肋犯⑻^ (17.2) 陰極：i〇〇nm|g 陰極側的電子輸送層(16)是由NET5(製造商·· N0valed AG，Dresden)所構成，並加人皿叫製造商：Ν〇ν_ ag，
Dresden)作為分子摻雜物。也可以使用其他性質類似的材料 來取代這個實施例使用的NET1及，例如··摻雜& 的Bphen(請參照上一個實施例）。 如第2圖及第3圖的以電子為基礎的儲存元件的第三 個實施例的構造方式如下： (11.3) 陽極：氧化銦錫(IT〇) (12·3)電子閉鎖層：3〇nmNHT5 (13·3)電子儲存層：8〇腿c6〇 (14.3) 電子阻擋層：1〇nmNHT5 (15.3) 另外一個電子儲存層：5〇nmC6〇 (16.3) 輸送層：3〇nmBPhen，摻雜铯 (17·3)陰極：i〇〇nm 銘 以上所有的層都是以空蒸鍍法製成。原則上也可以用 其他方法形成這些層，例如離心脫水法、刮刀法、或是自 動組成法。各層的HOMO能級與LUMO能級如下：
(11·3)ΙΤΟ 逸出功 ea〜-4.8eV (12·3)丽T5:EvB1=-5.3eV，ECB1〜-1.9eV (!3.3) C6〇 :EVSi=-6.0eY ^ ECSi—3.8eY 17 200849581
(14.3) NHT5:EvB2:=-5.3eV ^ ECB2〜-1.9eV (15·3) C6〇 :Evs2=_6.0eV，ECS2〜-3.8eV
(16.3) BPhen:EVT1=^6.7eV，ECT1〜_3.〇eV (17.3) Al; Εκ~"·4.36ν
C 本，施例所述之儲存元件的構造與第一個實施例類 似，但是可財兩伽上賴存狀態。如果將消除電壓及 寫入電壓變小或變大’财f歡_1V到+1V驗再反從 +1V回到-IV的變化過程中觀察不到滞後現象。但如果這 個電壓變化是從_5V朗V然後再反從+5V回到_5V，則可 峨察到明顯的滞後現象(請比較第12A圖至第12E圖）。 這主要疋π後曲線的底部分支移動的關係。因此位於寫入 電壓或消除輕之下的寫人電壓會產生不_電流及;同 的‘電性。充分细独縣就可以在這個儲存元件中儲 存多種不同的狀態。這個實施例也是不需接通外部電場就 :以保持不同的導電性狀態’因此具有—非揮發的儲存特 性0 第四 —女第2圖及第3圖的以電子為基礎的儲存元件的 個實施例的構造方式如下·· (11·4)陽極··氧化銦錫(1丁0) (1么句電子閉鎖層：30nmNHT5 (13·4)電子储存層·· 6〇nmc6〇 (14·4)電子阻擋層·· 10nmNHT5 (15·4)另外—個電子儲存層·· 50nmC6Q (16·4)輪送層·· 3〇nmBphen 18 200849581 (17·4)陰極· i〇〇nrn 症呂 本實施例所述之儲存元件的構造與第—個實施例類 似’但疋電子輸送層(16)並沒有導電播雜。這種輸送層不論 疋空穴輸运層或是電子輸送層都經常被關，尤其是常見 於有機發光二鋪巾。在本實施财這是—條ς另外一 個電子儲存層（15.4)及陰極(17·4)之間由Bphen構成的電子 注入層。 第四個實施例的儲存元件是一種以電子為基礎的儲存 凡件。以空穴為基礎的儲存元件(參照本文下面關於第4圖 及第5圖的說明)也可以產生這樣的電荷載體注入，例如經 由使用具有南逸出功(介於4.5eV及6.0eV之間）的基板。另 外一種可行的方式是以對空穴具有很好的導電性的聚合物 為材料構成以空穴為基礎之儲存元件的電荷載體輸送層， 例如PEDOT、PED〇T:PSS、或聚苯胺。 如第2圖及第3圖的以電子為基礎的儲存元件的第五 個實施例的構造方式如下： (11·5)陽極：氧化銦錫(IT〇) (12·5)電子閉鎖層：3〇nmNHT5 (13.5) 電子儲存層：6〇nmC60 (14.5) 電子阻擋層：1〇nmNHT5 (15·5)電子儲存層：5〇nmc60 (16·5-1)輸送層：3〇nmAlq3 (16·5-2)注入層：InmLiF (17·5)陰極：i〇〇nm|呂 19 200849581 本實施例的儲存元件和前面提及之其他實施例的區別 如下··經由-個位於陰極和電子輸送層⑼叫之間的很薄 =電子注人層（16.5_2)進行電子注人。這齡人層不論是空 八輸送層或是電子輸送層都經常被用到，尤其是常見於有 機發光二極體巾。本實施綱f子注人層是由—層厚度僅 有數埃(A)白勺氟化鐘⑽)所構成，緊接在其後的是一個由 Alq3構成的電子輸送層。 第五個實施例的贿元件是—_電子為基礎的儲存 元件。以空穴為基礎的儲存元件也可以產生這樣的電荷載 體注入，例如經由使用層排列ITO(陽極)/W03/空穴輸送 層…，其中w〇3是作為注入層。當然除w〇3之外也可以 使用其他的空穴注入材料，例如具導電性的聚合物 PEDOTiPSS。 第4圖是以示意方式顯示的以空穴為基礎之儲存元件 的此級。弟5圖是以示意方式顯示如第4圖之儲存元件的 層順序。 在陽極(21)旁邊是一個陽極側的導電摻雜的空穴輪送 層(22)。接下來依序是一個空穴儲存層(23)、一個空穴阻擋 層(24)、另外一個空穴儲存層(25)、以及一個與陰極(27)相 鄰的空穴閉鎖層(26)。由於空穴儲存層(23)及另外一個空穴 儲存層(25)的HOMO能級較高，因此會形成空穴位阱。由 於要離開位阱必須先克服位壘，因此一旦内穴進到位啡中 就很難從位阱逃脫。例如可以用MeO-TPD:FrTCNQ為材 料當作摻雜的空穴輸送層，這種組合材料的使用常見於有 20 200849581 機發光二極體中。 第9圖是以示意方式顯示一個具有如第3圖或第5圖 之兩側(也就是上面及下面)均具有電極條帶(91)之有機層 排列⑼)的有機電子儲存元件:、 第10圖是以示意方式顯示由多個如第9圖之儲存元件 成之3度空間的儲存元件排列。 發明在之說明、申請專利範圍、以及圖式中揭示之本 發明夕，可以單獨或是贿意組合的方式被用來實現本 只 各種不同的實施方式。 21 200849581 【圖式簡單說明】 步』日Γ式簡單說明係配合本發明的内容及特徵做進一 第1圖：以示意圖顯示一有機電子儲存元件的層頻序； :Τ以示t圖顯示的以電子為基礎之儲存元件的能級； 第圖.以不思圖顯示如第2圖之有機電子儲存元件的層 順序； 曰 Ο Ο Ϊ=:以示，顯示的以空穴為基礎之儲存元件的能級； 圖·以不意圖顯示如第4圖之有機電子儲存元件的層 順序； ==·如第2圖及第3圖之有機電子儲存元件的電流電 曲線， 第7圖：以示意方式顯示如第2圖及第3圖之有機電子 存元件的接通狀態及切斷狀態與時間的關係； 第/圖如貫施例i之試體的漏個循環的電壓及電流的 第9圖：以示意圖顯示-個具有如第3圖或第5圖之兩側 ^具有電極條帶之有機層排列的有機電子儲存元件； 第1〇圖：以示意圖顯示由多個如第9圖之儲存元件構成之 3度空間的儲存元件排列； 第11圖：有機材料的構造式·， 第12A-UE _ :在不同電壓下的不同程度的滞後現象。 【主要元件符號說明】 1 電極 22 200849581
2 反電極 3 電荷載體輸送層 4 電荷載體閉鎖層 5 儲存層區域 6 電荷載體儲存層 7 電荷載體儲存層 8 電荷載體阻擋層 η、2i 陽極 12 電子閉鎖層 13、15 電子儲存層 14 電子阻擋層 16 電子輸送層 17、27 陰極 22 空穴輸送層 23、25 空穴儲存層 24 空穴阻擂層 26 空穴閉鎖層 90 有機層排列 91 電極條帶 23

Claims (1)

  1. 200849581 、申請專利範圍： -種有機電子儲存元件，具有—個電極、—個 極與反電極之間並與二者形解電捿觸的 有枝*排列，4有機層制包括下财麵
    極侧的電荷載體輸送層、-個反電極側的電荷载體閉 鎖層、以及-個位於此二者之間的儲存層區域，^ 存層區域包括-個電荷載體儲存層、另外—個電： 層 體儲存層、以及—條於此二者之間的電荷載體^ 2·如申請專利範圍第1項所述的儲存元件，其特徵為， 電極側的電荷載體輸送層有被導電摻雜。 ' 3·如申請專利範圍第1項或第2項所述的儲存元件，其 特徵為，在電極與電極侧的電荷載體輸送層之間有一 個電荷載體注入層。 Ο 4·如則述申請專利範圍中至少一項所述的儲存元件，其 特韨為，以電子為基礎進行儲存，也就是以電極作為 陰極、以反電極作為陽極、以電極側的電荷載體輪送 層作為陰極側的電子輸送層、以反電極側的電荷載體 閉鎖層作為陽極側的電子閉鎖層、以電荷載體儲存層 作為電子儲存層、以另外一個電荷載體儲存層作為另 外一個電子儲存層、以及以電荷載體阻擋層作為電子 阪擋層。 •如申請專利範圍第4項所述的儲存元件，其特徵為， 具有以下的能量關係： 24 5 200849581 陰極側的電子輸送層的LUM0能級高於與陰極側的電 子輸送層相鄰之電子儲存層的LUMO能級； 陽極側的電子閉鎖層的LUMO能級高於與陽極侧的電 子閉鎖層相鄰之另外一個電子儲存層的LUM〇能級； 電子儲存層及另外一個電子儲存層的LUM〇能級低於 電子阻擋層的LUMO能級。 6·如申請專利範圍第4項或第5項所述的儲存元件，其 特徵為，陽極側的電子閉鎖層的LUM〇能級高於以下 。者層的LUMO能級：電子儲存層、另外一個電子儲存 層、以及陰極側的電子輸送層。 7·如中請專利範圍第4項至第6項中至少—項所述的儲 存元件，其特徵為，電子儲存層及/或另外一個電子儲 存層的LUMO能級比陽極側的電子閉鎖層的lUM〇 能級低0.1 eV至3.0eV。 8·如申請專利範圍第！項至第3項中至少一項所述的儲 存元件，其特徵為，以空穴為基礎進行儲存，也就是 以電極作為陽極、以反電極作為陰極、以電極側的電 何載體輸送層作為陽極側的空穴輸送層、以反電極側 的電荷載體閉鎖層作為陰極側的空穴閉鎖層、以電荷 載肢储存層作為空穴儲存層、以另外一個電荷載體儲 存層作為另外一個空穴儲存層、以及以電荷載體阻擋 層作為空穴阻擋層。 田 9·如申請專利範圍第8項所述的儲存元件，其特徵為， 具有以下的能量關係： 25 200849581 陽極側的空穴輸送層的LUMO能級高於與陽極側的空 穴輸送層相鄰之空穴儲存層的LUMO能級； 陰極側的空穴閉鎖層的LUMO能級高於與陰極側的空 穴閉鎖層相鄰之另外一個空穴儲存層的LUMO能級； 空穴儲存層及另外一個空穴儲存層的LUMO能級高於 空穴阻擋層的LUMO能級。 10·如申請專利範圍第8項或第9項所述的儲存元件，其 特徵為，陰極側的空穴閉鎖層的LUMO能級高於以下 諸層的LUMO能級：空穴儲存層、另外一個空穴儲存 層、以及陽極側的空穴輸送層。 如申請專利範圍第8項至第10項中至少一項所述的儲 存元件，其特徵為，空穴儲存層及/或另外一個空穴儲 存層的LUMO能級比陰極側的空穴閉鎖層的lum〇 能級低0.1 eV至3.0 eV。
    如如述申請專利範圍中至少一項所述的儲存元件，其 特徵為，在電極、反電極、以及有機層排列之上的電 阻在接通狀態及切斷狀態應位於1 Ohm至1〇〇 MOhm I]勺範圍’或隶好是位於0·1 kOhm至100 kOhm的範圍。 •如別述申請專利範圍中至少一項所述的儲存元件，其 政為在電極、反電極、以及有機層排列之上的電 14卩且在接通狀態及切斷狀態的比例關係大於1:1.5。 :種儲存元件排列，有多個如前述申請專利範圍中至 ^一項所述的有機儲存元件被排列成一個堆疊，其特 试為·在彼此相鄰的儲存元件之間會形成一個共同的 26 200849581 15.
    16. 一 中間電極。 電列’其特徵為'共同的令間電極是由 4的外Γ 嘯喻鳴構成整個堆 作有機儲存树的方法，尤其是操作-種如申 :=第1項至第13項中任-項的儲存元件的方 歸Γ°子几件具有一個電極、一個反電極、-個位 二°:反電極之間並與二者形成導電接觸的有機層 有機層排列包括下列有機層：―個電極側的 ”何載體輸达層、—個反細_電荷載體閉鎖層、 以及-個位於此二者之間的儲存層區域，該儲存層區 域包括一個電荷細儲存層、另外-個電荷載體儲存 層以及個位於此二者之間的電荷載體阻擋層，這 種方法的特徵為··將電極與反雜接通—個帶有極性 的電壓’使電荷載體從電極被注人有機層排列，並被 輸送到另外—個電荷載體儲存層儲存，_形成一非 揮發儲存狀態。 17·如申請專利範圍第16項所述的方法，其特徵為，將電 極與反電極通一個帶有極性的電壓，而且該電壓的 電壓值不同於先前接通之電壓的電壓值，以進行:新 的儲存時。 如申請專利範圍第16項或第17項所述的方法，其特 徵為，在電極與反電極上接通一個與先前極性相反極 性的電壓，非揮發儲存狀態就會被消除。 27
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