【摘要】：存儲(chǔ)器作為信息存儲(chǔ)、傳輸以及交流的主要載體,在人們?nèi)粘Ｉ钪性絹?lái)越不可缺少。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)型浮柵存儲(chǔ)器因具有無(wú)損讀出、可單晶體管存儲(chǔ)以及與半導(dǎo)體集成工藝兼容等優(yōu)勢(shì)成為了有機(jī)存儲(chǔ)器件研究的重要方向。本論文使用多晶硅(poly-Si)和碳量子點(diǎn)(C-QDs)作為浮柵制備了OFET型浮柵存儲(chǔ)器,并分析了器件特性。主要內(nèi)容如下:以多晶硅作浮柵,研制了結(jié)構(gòu)為重?fù)诫s的硅襯底(n~(++)-Si)/SiO_2/poly-Si/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/并五苯(pentacene)/Au的OFET型浮柵存儲(chǔ)器。研究結(jié)果表明,隨著PMMA隧穿層薄膜厚度的增加,器件的遷移率、同柵壓下器件的溝道電流以及器件的存儲(chǔ)窗口減小。PMMA隧穿層的退火時(shí)間會(huì)影響隧穿層薄膜的粗糙度,過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短的退火時(shí)間都將導(dǎo)致器件特性變差。對(duì)OFET型多晶硅浮柵存儲(chǔ)器的電荷保持時(shí)間進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明,存儲(chǔ)在多晶硅浮柵的載流子在100 s內(nèi)快速流失,1000 s后只有初始值的40%。使用一步微波合成法制備了碳量子點(diǎn),并將其應(yīng)用在OFET型浮柵存儲(chǔ)器中。研制了結(jié)構(gòu)為n~(++)-Si/SiO_2/C-QDs+聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/pentacene/Au和n~(++)-Si/SiO_2/PVP/pentacene/Au的器件。研究結(jié)果表明,碳量子點(diǎn)濃度會(huì)影響器件各功能層粗糙度,當(dāng)碳量子點(diǎn)濃度為碳量子點(diǎn)原液與無(wú)水乙醇1:1稀釋時(shí),器件特性最好。在光照條件下對(duì)制備得到的OFET型碳量子點(diǎn)/PVP混合浮柵存儲(chǔ)器進(jìn)行編程和擦除,成功增大了存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)窗口和電荷保持時(shí)間。研制了結(jié)構(gòu)為n~(++)-Si/SiO_2/poly-Si/C-QDs/PMMA/pentacene/Au的OFET型雙浮柵存儲(chǔ)器。研究結(jié)果表明,碳量子點(diǎn)有效地改善了基于多晶硅浮柵的OFET型浮柵存儲(chǔ)器的器件特性,將器件遷移率從單多晶硅浮柵的0.04 cm~2 V~(-1) s~(-1)提高到了0.06 cm~2 V~(-1) s~(-1),增強(qiáng)了器件對(duì)電荷的存儲(chǔ)能力并且在編程電壓和擦除電壓V_P/V_E=±55 V時(shí),產(chǎn)生了近40 V的存儲(chǔ)窗口。
【圖文】：

改變器件內(nèi)建電場(chǎng)，使得器件在同一讀取電壓下具有兩個(gè)不同的溝電壓，對(duì)不同的溝道電流和閾值電壓的大小進(jìn)行數(shù)據(jù)區(qū)分，對(duì)應(yīng)二”和“1”來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。本論文的主要研究就是基于 OFET 結(jié)構(gòu)制。FET 型浮柵存儲(chǔ)器的研究背景OFET 型浮柵存儲(chǔ)器的研究進(jìn)展ahng[12]等在 1967 年制備出了首個(gè)非易失性浮柵存儲(chǔ)器，此后“浮柵用在無(wú)機(jī)存儲(chǔ)器件中，直至 2002 年才進(jìn)入有機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器rush[13]等在 2003 年使用亞苯基-噻吩低聚物（Mixed Phenylene Thmer）作活性層，在兩層玻璃樹(shù)脂間淀積金（Au）作為浮柵層制備了構(gòu)的有機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，如圖 1-1 所示。研究發(fā)現(xiàn)位于半導(dǎo)體/電介儲(chǔ)電荷對(duì)器件的存儲(chǔ)起主要作用，該結(jié)論引起了人們對(duì) OFET 型浮發(fā)熱潮。

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）型浮柵存儲(chǔ)器的研特性良好。Li[24]等在柔性襯底上使用高遷移率的 n 型半導(dǎo)體與高 k 絕緣材料制備出了在低工作電壓下高遷移率和長(zhǎng)保持時(shí)間的存儲(chǔ)器。隨著 OFET 型浮柵存儲(chǔ)器的發(fā)展，因?yàn)楹?jiǎn)單的溶液處理技術(shù)、優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)、三維（3D）堆疊能力以及低成本等優(yōu)勢(shì)，二維材料在浮柵存儲(chǔ)器的研究中引起了廣泛的關(guān)注，特別是石墨烯（Graphene）和二硫化鉬（Molybdenudisulfide，簡(jiǎn)稱(chēng) MoS2）被認(rèn)為是傳統(tǒng)半導(dǎo)體有前途的替代品[25-27]。2014 年，Kang[2等成功使用化學(xué)液相剝離法制備的二硫化鉬作浮柵，P3HT 的氯苯溶液作為有機(jī)半導(dǎo)體層，PMMA 和 PS 分別作為柵絕緣層和隧穿層，制備了保持時(shí)間達(dá)十年之久的 OFET 型浮柵存儲(chǔ)器，如圖 1-5 所示。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP333;TN386

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本文編號(hào)：2695598