本发明专利技术涉及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，属于半导体行业存储器技术和生物薄膜技术领域。该存储器包括源漏电极、半导体、第二类栅绝缘层、浮栅层、第一类栅绝缘层，所述第一类栅绝缘层为二氧化硅/硅基片，所述半导体与第一类栅绝缘层之间从上到下依次有具有多孔结构聚合物薄膜层和纳米结构浮栅层。本发明专利技术通过简单的工艺手段改进存储器性能，使其反复擦写可靠性得到很大提升；并且采用金属铜作为器件源漏电极，降低了器件制备成本，便于推广、应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于半 导体行业存储器技术和生物薄膜
技术介绍
随着现代信息技术的不断发展，电子产品已经成为人们生活中不可或缺的一个成 分。人们对于电子产品的要求也越来越高，低成本、柔性、轻质、便携带成为未来电子产品的 发展方向。传统的基于无机半导体材料制备的产品很难满足这些要求；而有机聚合物、小分 子等半导体材料具有原料来源广、价格低廉、柔性、可大面积制备、低温制备等优点，因此有 机场效应晶体管存储器在信息电子领域具有广泛的应用前景。 为了获得实用的有机场效应晶体管（OFET)存储器件，大量的新型材料及一些先 进的制备工艺、界面修饰工艺得到大家广泛关注。目前，文献中报道的用于提高OFET存储 器性能的方法主要有：（1)利用溶剂效应改变薄膜结晶度，选择适当的溶剂可以有效的提 高薄膜的结晶度，还能够使晶粒定向排列，这些都有助于载流子注入，提高器件存储窗口和 开关比；（2)控制有机层退火过程，恰当的活性层退火能够提高薄膜结晶度以及表面粗糙 度，而低的表面粗糙度有利于减小接触势皇，提高载流子注入能力；(3)对于浮栅存储器， 可以控制纳米浮栅粒子的密度、大小等，纳米浮栅场效应存储器利用金属纳米晶作为电荷 捕捉元件，可以通过控制纳米晶的种类、大小和密度等精确地控制缺陷能级和缺陷点，使存 储器件具有良好的非易失性；(4)引入双浮栅提高存储器性能，非易失性是通过氧化石墨 烯纳米粒子和金纳米粒子混合浮栅实现的，该混合浮栅可以增加电荷捕获位点，彼此相互 独立，因而抑制所存储的电荷泄漏，在光照时，光子产生的载流子促进电子捕获，而对空穴 几乎没有影响；（5)组装包裹纳米浮栅粒子表面提高器件性能，将纳米浮栅表面组装一层 有机高介电常数聚合物，能够提高隧穿层的隧穿势皇，使电荷不容易泄漏，提高器件数据可 靠性；(6)通过对器件隧穿层聚合物薄膜进行掺杂，改变隧穿层能量势阱结构，使编程态时 有利于电荷捕获，而当施加反向电压时又有利于电荷释放，提尚存储器性能。 虽然上述措施在某些程度上均能提升器件性能。但是也存在新材料开发成本高、 周期长和工艺流程复杂、设备造价比较高等缺点。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：提出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，针对现有OFET存储器所面临的问题，本专利技术在现有材料的基础上不增加工 艺、技术难度，提供一种简单的工艺手段制备具有多孔结构的聚合物薄膜，并将其应用在 OFET存储器当中，充当存储器的隧穿层，以提高存储器存储性能。 为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种多孔结构隧穿层有机场 效应晶体管存储器，包括源漏电极、半导体、第二类栅绝缘层、浮栅层、第一类栅绝缘层，所 述第一类栅绝缘层为二氧化硅/硅基片，其特征在于：所述半导体与第一类栅绝缘层之间 从上到下依次有具有多孔结构聚合物薄膜层和纳米结构浮栅层。 优选的，所述多孔结构聚合物薄膜层中聚合物选自高介电常数聚合物材料，所述 高介电常数聚合物材为聚苯乙烯或聚甲基苯烯酸甲酯。 优选的，所述纳米结构浮栅层中纳米浮栅粒子选自金纳米粒子或氧化石墨稀GO 纳米粒子。 优选的，包括衬底，形成于该衬底之上的栅电极，覆盖于该栅电极之上的第一类栅 绝缘层，形成于第一类栅绝缘层之上的纳米浮栅层，形成于该第一类栅绝缘层之上的具有 多孔结构的第二类栅绝缘层，所述第二类栅绝缘层为隧穿层，形成于多孔结构的第二类栅 绝缘层之上的有机活性层，以及形成于活性层表面沟道区域两侧的源漏电极。 优选的，所述衬底为高掺杂硅片、玻璃片或塑料PET ; 所述栅电极采用的材料包括高掺杂硅、铝、铜、银、金、钛或钽； 所述第一类栅绝缘层采用的材料包括二氧化硅、氧化铝、氧化锆、聚苯乙烯PS或 聚乙烯吡咯烷酮PVP，所述第一类栅绝缘层的薄膜厚度为100~300nm; 所述第二类栅绝缘层的薄膜厚度为50~150nm ; 所述有机活性层采用的材料为并五苯、并四苯、钛青铜、红荧烯、并三苯或3-己基 噻吩；所述有机活性层采用热真空蒸镀成膜法成膜，覆盖在第二类栅绝缘层表面上形成导 电沟道，其厚度为40~50nm; 所述源漏电极材料为金属或有机导体材料，其厚度为60~100nm。 优选的，所述源漏电极材料为铜。 多孔结构隧穿层有机场效应晶体管存储器的制备方法，包括如下步骤： (1)配置高介电常数材料聚合物溶液，溶于四氢呋喃，浓度5-30mg/ml; (2)在步骤（1)配置好的高介电常数材料聚合物溶液中掺入一定比例的水，再 80KHz超声5~IOmin形成均一混合溶液； (3)选择表面有300nm二氧化硅的重掺杂的硅作为基片，清洗赶紧基片后烘干； (4)在干净的基片表面滴涂纳米金溶液，再将其烘干； (5)在步骤（4)中制备的浮栅层上面旋涂步骤（2)配置好的混合溶液，厚度为 15~150nm，将旋涂好的样品放入烘箱中干燥，先低温干燥60度，后高温干燥100度； (6)在第二类栅绝缘层上面真空蒸镀半导体层和源漏电极。 优选的，步骤（2)中所述的掺入一定比例的水，其比例为溶液体积比的3~5%。 优选的，步骤（6)所述真空蒸镀半导体材料为并五苯，蒸镀速率为1A/S，真空度控 制在6 X 10_5pa~6 X 10_4pa，采用晶振控制厚度在40~50nm;步骤（6)所述真空蒸镀源漏 电极为铜，蒸镀速率0.5 A/s，控制厚度在60~lOOnm。 10、根据权利要求6所述多孔结构隧穿层有机场效应晶体管存储器的制备方法， 其特征在于：多孔结构聚合物层旋涂完后的厚度控制在50~150nm，半导体层的厚度为 40~50nm，源漏电极为60~lOOnm。 有益效果： 1、本专利技术提供一种多孔聚合物薄膜的制备方法，并将其应用在有机场效应晶体管 存储器当中，充当器件的隧穿层，包括：a、将聚合物用有机溶剂溶解后，再在溶液中添加第 二相得到混合溶液；b、利用Breath-figure原理，将上述混合溶液采用旋涂法制备成薄膜， 干燥后得到多孔聚合物薄膜；C、制备有机场效应晶体管存储器，将多孔聚合物薄膜充当存 储器件隧穿层，利用多孔效应调节薄膜隧穿势皇，改善器件存储性能。通过测量器件电学性 能与多孔薄膜表面形貌，可以判断多孔聚合物薄膜对存储器性能的改善。本专利技术通过简单 的工艺手段改进存储器性能，使其反复擦写可靠性得到很大提升；并且采用金属铜作为器 件源漏电极，降低了器件制备成本，便于推广、应用。 2、本专利技术提供的这种制备多孔聚合物薄膜的方法，简单的选用水作为多孔模板， 利用Breath-figure原理使小液滴和聚合物溶液形成均一溶液，利用模板-旋涂法旋涂成 膜，干燥得到具有多孔结构的聚合物薄膜。 3、本专利技术提供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，有效的调控隧穿层隧穿势皇，促进存储器在编程/擦除过 程中，电荷的隧穿捕获/释放迀移，从而提高器件的读写擦循环能力，为有机存储器的商业 化推广提供一种可行的思路。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术的作进一步说明。 图1为具有多孔结构的有机场效应晶体管存储器结构示意图； 图2为第一类栅绝缘层表面自组装生长的纳米金浮栅； 图3为具有多孔结构的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的SEM照片； 图4为实例中具有多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔结构隧穿层有机场效应晶体管存储器，包括源漏电极、半导体、第二类栅绝缘层、浮栅层、第一类栅绝缘层，所述第一类栅绝缘层为二氧化硅/硅基片，其特征在于：所述半导体与第一类栅绝缘层之间从上到下依次有具有多孔结构聚合物薄膜层和纳米结构浮栅层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：仪明东，舒景坤，解令海，李雯，胡波，杨洁，王涛，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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