一种有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，属于半导体行业存储器技术领域。所述方法包括：制备具有一定厚度的驻极体型有机场效应晶体管存储器；测试并提取所述存储器在不同的编程电压下的存储窗口数据；将所述存储窗口数据进行线性拟合，计算聚合物驻极体型有机场效应晶体管存储器所需最小编程电压；根据所述最小编程电压计算聚合物驻极体中的电场强度；根据有机半导体层材料与聚合物驻极体材料的能级差，计算最小隧穿势垒；根据所述最小隧穿势垒和电场强度，计算得出聚合物驻极体型有机场效应晶体管存储器的最小存储深度。本发明专利技术可广泛应用于各类聚合物、可溶小分子驻极体型的有机场效应晶体管存储器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体行业存储器
，具体涉及一种有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法。
技术介绍
随着现代信息技术的高速发展，海量的信息交换对数据的处理速度、传输速度、存储密度等指标提出了急迫的巨大需求。传统的无机半导体材料制备的存储产品，很难满足这些要求。相比之下，有机聚合物、小分子等半导体材料具有原料来源广、可进行电子结构设计、价格低廉等优点，并具有柔性、可大面积制备、低温制备等常规无机半导体材料不具备的特点，因此将其应用到高密度的场效应晶体管存储器(OFET)设计之中，具有巨大的应用前景。当前有机场效应晶体管存储器根据其存储活性层的材料，共分为铁电型、浮栅型及驻极体型三大类。其中铁电型OFET通过栅极电压调节铁电材料的极化状态，实现对信息的记录；浮栅型OFET依靠金属、无机纳米粒子或小分子作为电荷捕获中心，实现对信号的存储；驻极体型的OFET其存储模式和机理，依然存在争议，通常认为其电荷是在界面电场的作用下，以隧穿的形式存储在半导体层与驻极体层的界面处，或驻极体层内部，亦或是半导体层内部。此外，对于铁电型OFET，因其依靠电场的极化改变存储状态，因为极易导致对信息的破坏性读取。而浮栅型OFET的基本结构中，需要隧穿层和浮栅层，工艺相对复杂。相比之下，驻极体型的OFET结构简单，可通过简单的溶液加工工艺即可大面积制备，因此通过理论结合实验的方式，计算驻极体型OFET存储器的存储位置和存储深度，将十分有助于提高人们对于该种类型存储器的研究与产品设计和优化。因此，针对驻极体型OFET，计算其最小存储深度是非常必要的。如何计算驻极体型OFET的最小存储深度也是急需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有驻极体型OFET存储器所面临的问题，本专利技术提出一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法。本专利技术在现有通用测试表征设备的基础上不增加大型测试工艺、技术难度，提供一种简单的方法计算最小的存储深度，具有极强的普适性。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)、制备驻极体型有机场效应晶体管存储器，驻极体厚度为d1，介电常数为k1，栅绝缘层厚度为d2，介电常数为k2；(2)、测试并提取所述存储器在不同的编程电压VProg下的存储窗口数据ΔVTH；所述存储窗口数据ΔVTH，指根据转移曲线计算得出阈值电压值，定义编程后的阈值电压与初始状态的阈值电压绝对值的差值为存储窗口数据，进一步包括至少取得3-5组存储窗口数据；(3)、将所述存储窗口数据进行线性拟合，计算厚度为d1的驻极体型有机场效应晶体管存储器所需最小编程电压VProg-min；所述最小编程电压VProg-min，指根据存储窗口数据做出ΔVTH～VProg关系图，将ΔVTH进行线性拟合后其与VProg轴的交点，定义为VProg-min；(4)、根据所述最小编程电压计算在驻极体中的电场强度ETH,令ETH＝VProg-min/(d1+d2k1/k2)；(5)、根据有机半导体层材料与驻极体材料的能级差，计算最小隧穿势垒(6)、根据所述最小隧穿势垒和电场强度，计算得出驻极体型有机场效应晶体管存储器的最小存储深度dmin；所述最小存储深度dmin，定义为在一定厚度的驻极体中，在最小编程电压下，电荷隧穿的最大深度，令该值其中，所述有机场效应晶体管存储器中的驻极体层选自聚合物材料或小分子材料。所述一系列编程电压VProg包括正、负栅电压及相应的辅助编程手段(如光照)，编程电压的绝对值以等差数列形式递增。操作时，带有电压脉冲模块的半导体分析仪，可以是安捷伦AgilentB1500A、吉时利KEITHLEY4200-SCS。所述最小隧穿势垒对于计算载流子为电子的体系为半导体层与驻极体材料的最低未占分子轨道(LUMO)的差值绝对值；对于计算载流子为空穴的体系为半导体层与驻极体材料的最高占据分子轨道(HOMO)的差值绝对值。所述的驻极体型有机场效应晶体管存储器，具有如下特征：包括从下至上包括衬底、栅电极、栅绝缘层、驻极体层、有机活性层、源漏电极；所述衬底的材料选自高掺杂硅片、玻璃片或塑料PET；所述栅电极采用的材料选自高掺杂硅、铝、铜、银、金、钛或钽；所述栅绝缘层采用的材料选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、聚苯乙烯PS或聚乙烯吡咯烷酮PVP，所述栅绝缘层的薄膜厚度为300nm；所述驻极体层的薄膜厚度为30～100nm；所述有机活性层采用的材料为并五苯、并四苯、钛青铜、氟化钛青铜、红荧烯或并三苯；所述有机活性层采用热真空蒸镀成膜法成膜，覆盖在驻极体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，所述源漏电极的材料为铜。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术提供一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，能够在使用目前通用的半导体分析仪测试的前提下，不需要增加额外的分析测试系统，能较好地计算驻极体型OFET的最小存储深度，有较高的计算精细度和较好的可视化效果；2、本专利技术提供的这种计算驻极体型OFET存储器最小存储深度的方法，建立了一个简单的物理模型，能够有效分析驻极体型OFET的存储机制，提高研究人员对驻极体型OFET存储器器件物理层面的认知，为设计具有高存储密度的有机存储器的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为本专利技术实例所采用的驻极体型OFET存储器结构示意图；图2为根据本专利技术实施例1提供的计算最小编程电压的示意图；图3是根据本专利技术实施例2提供的计算最小编程电压的示意图；具体实施方式为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合实施例和附图对本专利技术进行详细的说明，其中提到的附图仅仅适用于下述实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本专利技术中提到的方法获得其他的附图。但是，本专利技术的保护范围并不限于下述实施例。实施例1一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，包括：(1)、制备驻极体型有机场效应晶体管存储器，其厚度为d1，介电常数看k1＝3.0，其结构示意图如图1所示；具体包括如下步骤：实际制备时，实验室室温保持在25℃左右，室内湿度保存在30％以下。(a)配置聚合物聚乙烯基咔唑(PVK)溶液，将PVK用1’2-二氯乙烷(DCE)作为溶剂配制成溶液，溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)、制备驻极体型有机场效应晶体管存储器，驻极体厚度为d1，介电常数为k1，栅绝缘层厚度为d2，介电常数为k2；(2)、测试并提取所述存储器在不同的编程电压VProg下的存储窗口数据ΔVTH；所述存储窗口数据ΔVTH，指根据转移曲线计算得出阈值电压值，定义编程后的阈值电压与初始状态的阈值电压绝对值的差值为存储窗口数据，进一步包括至少取得3‑5组存储窗口数据；(3)、将所述存储窗口数据进行线性拟合，计算厚度为d1的驻极体型有机场效应晶体管存储器所需最小编程电压VProg‑min；所述最小编程电压VProg‑min，指根据存储窗口数据做出ΔVTH～VProg关系图，将ΔVTH进行线性拟合后其与VProg轴的交点，定义为VProg‑min；(4)、根据所述最小编程电压计算驻极体中的电场强度ETH,其中，ETH＝VProg‑min/(d1+d2k1/k2)；(5)、根据有机半导体层材料与驻极体材料的能级差，计算最小隧穿势垒(6)、根据所述最小隧穿势垒和电场强度，计算得出驻极体型有机场效应晶体管存储器的最小存储深度dmin；所述最小存储深度dmin，定义为在一定厚度的驻极体中，在最小编程电压下，电荷隧穿的最大深度，其中，该值...

【技术特征摘要】
1.一种驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)、制备驻极体型有机场效应晶体管存储器，驻极体厚度为d1，介电常数为k1，栅绝缘层厚度为d2，介电常数为k2；
(2)、测试并提取所述存储器在不同的编程电压VProg下的存储窗口数据ΔVTH；所述存储窗口数据ΔVTH，指根据转移曲线计算得出阈值电压值，定义编程后的阈值电压与初始状态的阈值电压绝对值的差值为存储窗口数据，进一步包括至少取得3-5组存储窗口数据；
(3)、将所述存储窗口数据进行线性拟合，计算厚度为d1的驻极体型有机场效应晶体管存储器所需最小编程电压VProg-min；所述最小编程电压VProg-min，指根据存储窗口数据做出ΔVTH～VProg关系图，将ΔVTH进行线性拟合后其与VProg轴的交点，定义为VProg-min；
(4)、根据所述最小编程电压计算驻极体中的电场强度ETH,其中，ETH＝VProg-min/(d1+d2k1/k2)；
(5)、根据有机半导体层材料与驻极体材料的能级差，计算最小隧穿势垒(6)、根据所述最小隧穿势垒和电场强度，计算得出驻极体型有机场效应晶体管存储器的最小存储深度dmin；所述最小存储深度dmin，定义为在一定厚度的驻极体中，在最小编程电压下，电荷隧穿的最大深度，其中，该值2.根据权利要求1所述的驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法，其特征在于：所述有机场效应晶体管存储器中的驻极体层选自聚合物材料及小分子材料。
3.根据权利要求1所述驻极体型有机场效应晶体管存储器最小存储深度的计算方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：仪明东，凌海峰，解令海，包岩，李焕群，马洋杏，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