發(fā)布時間：2018-08-17 15:05

【摘要】：信息產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),其中,非易失性存儲是該產(chǎn)業(yè)的核心組成部分。鐵電型有機晶體管非易失性存儲器(FE-OFET-NVM)具有非破壞性讀取、長期數(shù)據(jù)存儲、響應(yīng)速度快,柔性可撓曲,工藝簡單,低成本等優(yōu)點,在便攜式flash存儲、集成電路、產(chǎn)品標簽、物聯(lián)網(wǎng)、柔性顯示等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,有望成為下一代的新型存儲器。鐵電聚合物PVDF及P(VDF-Tr FE)是目前構(gòu)筑FE-OFET-NVM最為常用的柵介質(zhì)層材料。近十幾年來,研究者通過開發(fā)高性能有機半導(dǎo)體和優(yōu)化薄膜工藝技術(shù),使基于PVDF或P(VDF-TrFE)的F E-OFET-NVM的性能獲得了長足的進步。然而,目前仍然有兩個關(guān)鍵問題限制了此類器件在產(chǎn)業(yè)化上的應(yīng)用,即高的工作電壓(±20~±80 V)和普遍較低的場效應(yīng)遷移率(10-4~10-1 cm2/Vs)。在本文中,我們主要針對FE-OFET-NVM存在的以上兩個關(guān)鍵問題展開了一系列的研究:(1)第一,首先對新型鐵電聚合物P(VDF-Tr FE-CTFE)的鐵電效應(yīng)進行了研究,結(jié)果表明其具有高的剩余極化和低的矯頑電場,分別為13.6 mC/m2和14.8 MV/m;(2)第二,我們以P(VDF-TrFE-CTFE)作為柵介質(zhì)層構(gòu)建了基于Pentacene的FE-OFET-NVM,并且觀測到了鐵電存儲遲滯行為,工作電壓僅為±15 V,遷移率為10-4~10-3 cm2/Vs;(2)第三,通過UVO處理改善P(V DF-TrFE-CTFE)的表面特性,進而改善Pentacene的生長堆疊模式和結(jié)晶質(zhì)量,有效地提高了FE-OFET-NVM的遷移率,最高達0.8 cm2/Vs;(4)第四,我們采用超薄AlOx作為P(VDF-TrFE-CTFE)/Pentacene之間的鈍化層,進一步提高了器件的遷移率,最高為9.3 cm2/Vs,刷新了目前已報道的最高遷移率;(5)第五,通過縮放柵介質(zhì)層的厚度和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)進一步降低了的FE-OFET-NVM的工作電壓,為±4 V,刷新了目前已報道的最低工作電壓。(6)最后,我們在柔性襯底上成功研制出了同時具有高遷移率和低電壓工作的柔性FE-OFET-NV M;另外,該存儲器在反復(fù)擦寫、數(shù)據(jù)保存記憶能力和柔性機械耐久性等方面也表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
[Abstract]:The information industry is the pillar industry of the national economy development of our country, among which, the nonvolatile storage is the core part of the industry. Ferroelectric Organic Transistor (FE-OFET-NVM) has the advantages of non-destructive reading, long-term data storage, fast response, flexible flexure, simple process, low cost, etc., in portable flash storage, integrated circuit, product label, etc. Internet of things, flexible display and other fields have a wide range of applications, it is expected to become the next generation of new memory. Ferroelectric polymer PVDF and P (VDF-Tr FE) are the most commonly used gate dielectric layer materials for FE-OFET-NVM. In recent years, researchers have made great progress in the performance of F E-OFET-NVM based on PVDF or P (VDF-TrFE) by developing high performance organic semiconductors and optimizing thin film technology. However, there are still two key problems that limit the application of this kind of devices in industrialization, that is, high operating voltage (鹵20 ~ 鹵80 V) and generally low field effect mobility (10-4 ~ 10-1 cm2/Vs). In this paper, we mainly focus on the above two key problems of FE-OFET-NVM: (1) first, we study the ferroelectric effect of a new ferroelectric polymer P (VDF-Tr FE-CTFE). The results show that it has high remanent polarization and low coercive electric field (13.6 mC/m2 and 14.8MV / m) respectively. (2) in the second place, FE-OFET-NVM based on Pentacene is constructed by using P (VDF-TrFE-CTFE) as the gate dielectric layer, and the ferroelectric storage hysteresis behavior is observed. The working voltage is only 鹵15 V, and the mobility is 10-4 渭 m ~ (-3) cm ~ (2 / V); (2) third, the surface properties of P (V DF-TrFE-CTFE are improved by UVO treatment, and the growth stacking mode and crystallization quality of Pentacene are improved, thus effectively increasing the mobility of FE-OFET-NVM, up to 0.8 cm ~ (2) / V _ (s); (4) fourth, We use ultra-thin AlOx as the passivation layer between P (VDF-TrFE-CTFE) / Pentacene, and further improve the mobility of the device, up to 9.3 cm ~ 2 / V _ s, which refreshes the highest mobility reported so far. (5) Fifth, By scaling the thickness of the gate dielectric layer and optimizing the device structure, the working voltage of FE-OFET-NVM is further reduced to 鹵4 V, which refreshes the reported minimum operating voltage. (6) finally, We have successfully fabricated flexible FE-OFET-NV Ms with high mobility and low voltage working on flexible substrates. In addition, the memory has shown excellent performance in many aspects, such as repeated erasing, data storage and memory ability, flexible mechanical durability, etc.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

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本文編號：2188027