【摘 要】
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作为信息存储的载体,存储器一直是电子设备中不可或缺的一部分。其中占据了存储市场大部分份额的是以电荷俘获为机理的无机闪存,但是随着半导体制造技术的不断发展,无机闪存器件逐渐逼近物理极限,将无法满足不断增加的存储需求。另一方面,有机半导体的发展为半导体提供了另一种全新的可能性。经过半个多世纪的发展,越来越多的有机半导体被运用到不同的领域当中,基于有机电子学的有机存储器便是其中一个非常重要的研究领域。作
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作为信息存储的载体,存储器一直是电子设备中不可或缺的一部分。其中占据了存储市场大部分份额的是以电荷俘获为机理的无机闪存,但是随着半导体制造技术的不断发展,无机闪存器件逐渐逼近物理极限,将无法满足不断增加的存储需求。另一方面,有机半导体的发展为半导体提供了另一种全新的可能性。经过半个多世纪的发展,越来越多的有机半导体被运用到不同的领域当中,基于有机电子学的有机存储器便是其中一个非常重要的研究领域。作为有机存储器中非常重要的一种,以聚合物驻极体为电荷俘获层的有机场效应晶体管（Organic Field Effect Transistor,OFET）非易失性存储器获得了人们的广泛关注,其具有存储窗口大、器件结构与制备工艺较为简单、价格低廉、可大面积印刷制备等优点,在射频识别标签、柔性及大面积显示等领域展现出不错的应用前景。并五苯是一种迁移率较高、化学性质稳定的有机半导体,因此其被广泛使用于OFET器件当中。但现有的并五苯OFET存储器件的操作电压动辄高达上百伏特,远远达不到现代电子器件应用的实际标准;器件的擦写脉冲时间往往长达数十秒,擦写速度有待提高;此外,器件的有效写入/擦除次数也较低。这些缺点严重限制了并五苯OFET存储器件的应用。理论和实验研究结果都表明,受外界环境因素（如氧气、水分等）影响,在并五苯/聚合物界面处存在一层带极高密度正电荷的缺陷层,该薄层厚约1.5nm,其所带的正电荷形成了指向p-型半导体并五苯内部的电场,该电场对并五苯薄膜中的空穴进入聚合物驻极体产生了阻碍作用,起到了正电荷势垒的作用,正是这种高的势垒导致了聚合物驻极体型OFET存储器件高达上百伏特的操作电压。本文在现有研究的基础之上,提出了一种新型的铟镓锌氧化物（Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO）插层并五苯OFET非易失性存储器件,并制备了不同IGZO厚度以及不同IGZO载流子浓度的并五苯OFET非易失性存储器件,分析其对器件存储性能的影响。具体工作如下:1、设计了一种新型的OFET非易失性存储器件:在现有的栅电极/绝缘层/聚合物驻极体薄膜/并五苯/源（漏）电极OFET存储器件当中,在绝缘层和聚合物驻极体薄膜之间设置一IGZO n-型半导体薄膜插层,那么在IGZO插层中界面处会产生感生电子,使并五苯与电荷俘获介质界面处的空穴势垒高度降低,大大降低了并五苯OFET存储器件的编程/擦除工作电压。2、制备了含不同厚度的IGZO插层的并五苯OFET非易失性存储器件。器件的存储性能测试结果表明:引入IGZO插层会使器件的存储窗口变大,写入/擦写速度变快,操作电压变低。并且随着IGZO插层厚度的增加,器件的存储窗口不断增大,但器件的保持性能发生了明显的衰减。这初步验证了IGZO插层会使并五苯/PVN界面的势垒高度产生明显下降这一设想,且IGZO插层越厚,并五苯/PVN界面的势垒高度下降就越多,这与器件的设计预期相符。3、制备了具有不同载流子浓度IGZO插层的并五苯OFET非易失性存储器件。器件的存储性能测试结果进一步表明:引入IGZO插层会使器件的存储窗口变大,写入/擦写速度变快,且操作电压变低。且随着IGZO载流子浓度的增加,器件的存储窗口不断增大,但器件的保持性能发生了明显的衰减。这一现象再次有效地验证了IGZO插层使并五苯/PVN界面势垒高度大幅下降的作用,且IGZO插层浓度越高,并五苯/PVN界面的势垒高度下降就越多。
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