【摘要】：近年來,伴隨著有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展,有機(jī)電子器件已成為人們廣泛研究的熱點。有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池、有機(jī)場效應(yīng)晶體管以及基于有機(jī)場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器等有機(jī)電子器件的研究均取得了長足的進(jìn)展。有機(jī)場效應(yīng)晶體管及基于其結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器由于具有制備工藝簡單、成本低廉、重量輕、可大面積制備以及可柔性化等優(yōu)點,在平板顯示、射頻識別標(biāo)簽、智能卡片以及傳感器陣列等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。很多高性能有機(jī)半導(dǎo)體材料在載流子遷移率等物理參數(shù)方面已能達(dá)到傳統(tǒng)非晶硅的水平,這使得有機(jī)場效應(yīng)晶體管及基于其結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器的廣泛應(yīng)用成為可能。由于具有非破壞性讀取方式、可靠的數(shù)據(jù)存儲以及與邏輯電路架構(gòu)相兼容等優(yōu)點,有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器已成為未來有機(jī)快閃存儲器集成電路基本單元的有力競爭者�；谟袡C(jī)場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器其數(shù)據(jù)存儲的實現(xiàn)主要是通過電荷俘獲層中存儲的電荷對有機(jī)半導(dǎo)體層中導(dǎo)電溝道的調(diào)制。目前,主要采用三種方式對有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的導(dǎo)電溝道進(jìn)行調(diào)制：(1)鐵電柵介質(zhì)材料的剩余極化強(qiáng)度；(2)聚合物駐極體柵介質(zhì)材料中俘獲的電荷；(3)懸浮柵極中存儲的電荷。納米懸浮柵極是指分立的納米材料用作有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的懸浮柵極。與傳統(tǒng)的連續(xù)懸浮柵極相比,納米懸浮柵極由于具有彼此分立的電荷存儲位置,能夠有效地抑制存儲電荷的橫向移動從而提高非易失性存儲器數(shù)據(jù)存儲的可靠性。金屬具有較大的功函數(shù)選擇范圍以及在費(fèi)米能級附近具有大量的占據(jù)態(tài)和非占據(jù)態(tài),非常有利于電荷的存儲。此外,金屬納米顆粒在制備過程中,其尺寸和密度相對可控。因此,金屬納米顆粒非常適合用作有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的懸浮柵極。銀和鉑分別是低功函數(shù)金屬和高功函數(shù)金屬的典型代表,適于研究懸浮柵極中金屬納米顆粒功函數(shù)的差異對有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器存儲行為的影響。在本論文中,我們首先分別以銀納米顆粒和鉑納米顆粒作為懸浮柵極制備了并五苯有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器,研究了懸浮柵極中金屬納米顆粒功函數(shù)的差異對器件存儲行為的影響,發(fā)現(xiàn)采用低功函數(shù)銀納米顆粒懸浮柵極的器件具有較大的負(fù)向閡值電壓偏移和較小的正向閾值電壓偏移,而采用高功函數(shù)鉑納米顆粒懸浮柵極的器件具有較大的正向閾值電壓偏移和較小的負(fù)向閾值電壓偏移。之后,我們進(jìn)一步制備了銀-鉑雙金屬納米顆粒懸浮柵極器件,并在該器件中觀察到了存儲增益效應(yīng)——同時具有更大的正向閾值電壓偏移和負(fù)向閾值電壓偏移,獲得了很大的存儲窗口,實現(xiàn)了高性能的有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器。結(jié)合實驗結(jié)果,我們提出了表面偶極增強(qiáng)誘導(dǎo)功函數(shù)變化的物理模型,成功地解釋了存儲增益效應(yīng)。此外,對電子結(jié)構(gòu)的表征進(jìn)一步證實了我們物理模型的可靠性。本論文關(guān)于懸浮柵極中金屬納米顆粒功函數(shù)對器件存儲行為的影響以及雙金屬納米顆粒懸浮柵極器件的研究結(jié)果為未來高性能有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的設(shè)計提供了有意義的指導(dǎo)方向。
【圖文】：

場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的結(jié)構(gòu)變禱稍微復(fù)雜了一些。在研究中，為了簡化逡逑工藝流程，人們通常采用底柵頂接觸型［２４，邋３３和頂柵底接觸型口３，，邋３巧兩種結(jié)構(gòu)制逡逑備有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器。圖１－１給出了這兩種器件結(jié)構(gòu)的示意圖，其逡逑中圖Ｍ（ａ）所示為底柵頂接觸型器件結(jié)構(gòu)，圖ｌ－ｌ（ｂ）所示為頂柵底接觸型器件結(jié)構(gòu)。逡逑２逡逑

邐巧１草逡逑性曲線和重復(fù)擦寫特性曲線來得到這些性能參數(shù)。圖１－２展示了典型的并五苯有機(jī)逡逑場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的轉(zhuǎn)移特性曲線。逡逑＾邐＼邐Ｉ邋ｉｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ逡逑＼邋單１；￡＇邋！邐＼邋一—ｅｒａｓｅｄ逡逑■邋？邐３邋－邐Ｉ邐＼邐＼邐＂邋？邋ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ邐－逡逑Ｃ邐＼邐導(dǎo)邐Ｉ邐．…．＇份，？－？逡逑Ｃ＞邋ｅｒａｓｅｄ＾邋＾邋＼逡逑４０邐－２０邋■0邋＊邐２０邐４０逡逑Ｇａｔｅ邋Ｂｉａｓ邋（Ｖ）逡逑圖１－２器件的轉(zhuǎn)移特性曲線逡逑在圖１－２中，綠色曲線對應(yīng)于有機(jī)場效應(yīng)晶體管非易失性存儲器的初始轉(zhuǎn)移特逡逑性曲線——在較小的柵極電壓范圍內(nèi)（不足Ｗ對器件進(jìn)行擦寫操作）進(jìn)行掃描測試，逡逑Ｗ確定初始閩值電壓ＦＴ＿ｉ。這時電荷存儲層中尚未發(fā)生電荷注入過程。紅色和藍(lán)色逡逑曲線分別對應(yīng)于器件在寫入（Ｆｇ邋＝邋４５Ｖ，Ｉｓ）和擦除（Ｆｇ邋＝邋－４５Ｖ，Ｉｓ）操作Ｗ后的轉(zhuǎn)移逡逑特性曲線，可Ｗ利用它們得到相應(yīng)的閥值電壓這里有三點需要指出：逡逑第一，在轉(zhuǎn)移特性曲線的測試過程中，漏極電壓一直設(shè)置為－３邋Ｖ，保證器件工作在逡逑線性區(qū)。第二，通過對轉(zhuǎn)移特性曲線線性部分作切線的方式來確定闊值電壓，如逡逑圖１－２中黑色虛線所示。第Ｈ
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN386

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2545172