本文關(guān)鍵詞：有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鐵電性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)可以追溯至上世紀(jì)二十年代,但隨后僅僅被應(yīng)用在少數(shù)領(lǐng)域。直到上世紀(jì)八十年代,隨著一系列新型鐵電材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展,鐵電特性被廣泛應(yīng)用到了電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的存儲(chǔ)器到復(fù)雜的宇宙探測(cè)器。這其中,有機(jī)鐵電材料尤其是PVDF (Polyvinylidene Fluoride)及其衍生物PVDF-TrFE [Poly(vinylidenefluoride-trifluoroethylene)]具有價(jià)格低廉,物理化學(xué)特性穩(wěn)定,以及優(yōu)異的可溶性等優(yōu)點(diǎn),有潛力在大規(guī)模低成本的有機(jī)鐵電存儲(chǔ)器制造中扮演重要角色。一大批基于PVDF和PVDF-TrFE的有機(jī)鐵電存儲(chǔ)器件不斷被發(fā)明和優(yōu)化,其中有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器尤為引人注目。其晶體管型結(jié)構(gòu)帶來(lái)了諸多優(yōu)點(diǎn),包括更高的開(kāi)關(guān)比和非破壞性讀取,但低遷移率限制了它的多種存儲(chǔ)性能。本論文通過(guò)系統(tǒng)的研究有機(jī)鐵電層,以及鐵電極化在有機(jī)鐵電晶體管結(jié)構(gòu)中的影響,成功的制得了高載流子遷移率有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器。并以此為基礎(chǔ)研究了鐵電柵絕緣層,尤其是鐵電漲落在器件中的影響。該結(jié)果不僅為優(yōu)化其他基于鐵電極化的器件提供了一種新的思路和方法,也為發(fā)展大規(guī)模高性能有機(jī)功能芯片中的存儲(chǔ)單元提供了科學(xué)基礎(chǔ)。本文中,創(chuàng)新的研究成果主要包括以下幾個(gè)方面：1.制備了高性能PVDF-TrFE有機(jī)鐵電薄膜,為實(shí)現(xiàn)有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器提供了柵絕緣層。通過(guò)研究不同溶劑,濃度和外界環(huán)境對(duì)于旋涂PVDF-TrFE鐵電薄膜的影響,優(yōu)化成膜的工藝參數(shù),得到了平整的PVDF-TrFE薄膜。在此基礎(chǔ)上研究了平整PVDF-TrFE的退火結(jié)晶過(guò)程中溫度與粗糙度的依賴關(guān)系,得到了粗糙度(RMS;Root Mean Square)低至2.36 nm的薄膜。同時(shí),通過(guò)在薄膜表面旋涂超薄高分子量PMMA(Polymethy lmethacrylate)進(jìn)一步的修飾了有機(jī)鐵電薄膜,發(fā)現(xiàn)有機(jī)鐵電薄膜在PMMA修飾后其中的鐵電極化并沒(méi)有降低。這一系列工藝和材料特性的研究,為有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管提供了高質(zhì)量的鐵電柵絕緣層。2.成功實(shí)現(xiàn)了高載流子遷移率的有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器�；谛揎椇蟮挠袡C(jī)鐵電薄膜,制備了基于有機(jī)半導(dǎo)體材料C8-BTBT (2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene)的高遷移率有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管。器件的載流子遷移率相對(duì)于之前的報(bào)道有數(shù)倍的提高(平均3.46 cm2V-1s-1,最高值超過(guò)4 cm2V-1s-1),刷新了有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的載流子遷移率記錄。同時(shí),高載流子遷移率提高了有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為存儲(chǔ)器件的一系列性能,包括寫入時(shí)間低至30ms,以及器件可以在1000s內(nèi)保持104的開(kāi)關(guān)電流比值。這使機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)型晶體管型存儲(chǔ)器的實(shí)用化向前邁進(jìn)了一步。3.證實(shí)了鈍化鐵電漲落能夠提高有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的載流子遷移率。論述了鐵電漲落的物理含義和來(lái)源的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)研究了器件中載流子遷移率的溫度依賴及其與有效電場(chǎng)之間的關(guān)系,通過(guò)抑制有機(jī)半導(dǎo)體/有機(jī)鐵電層界面附近鐵電極化漲落大幅提高了器件中的載流子遷移率,進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)該抑制作用來(lái)源于PMMA與PVDF-TrFE分子間的相互作用。理解鐵電漲落對(duì)載流子輸運(yùn)的影響為我們進(jìn)一步優(yōu)化器件性能提供了科學(xué)指導(dǎo)。4.研究掌握了有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中柵絕緣層對(duì)載流子注入的影響規(guī)律。通過(guò)鈍化鐵電柵絕緣層,器件中的接觸電阻由260 kΩ·cm降低至55kΩ·cm。更深入的研究證明,鐵電柵絕緣層能夠影響注入?yún)^(qū)有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子能量分布,進(jìn)而影響器件中的接觸電阻。降低器件中的接觸電阻有助于進(jìn)一步提高有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的有效工作電流,同時(shí)降低器件的功耗。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī) 鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管 鐵電漲落 界面 注入 傳輸
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 鐵電特性12-16
• 1.2.1 鐵電材料的發(fā)展12-14
• 1.2.2 有機(jī)鐵電材料及其性質(zhì)14-16
• 1.3 有機(jī)鐵電存儲(chǔ)器件16-20
• 1.3.1 電容器型存儲(chǔ)器16-18
• 1.3.2 場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器18-20
• 1.4 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的主要物理問(wèn)題20-26
• 1.4.1 載流子輸運(yùn)20-24
• 1.4.2 載流子注入24-26
• 1.5 小結(jié)26-29
• 第二章 有機(jī)鐵電薄膜的制備研究29-43
• 2.1 有機(jī)鐵電薄膜制備工藝簡(jiǎn)介29-30
• 2.2 薄膜的制備與表征30
• 2.3 工藝參數(shù)對(duì)薄膜形貌的影響30-40
• 2.3.1 溶劑對(duì)于薄膜形貌的影響30-36
• 2.3.2 退火溫度對(duì)于薄膜結(jié)晶特性的影響36-40
• 2.4 小結(jié)40-43
• 第三章 高性能有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器43-63
• 3.1 有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介43-44
• 3.2 器件制備與測(cè)試44-45
• 3.3 有機(jī)鐵電薄膜的電學(xué)特性45-49
• 3.4 有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器的電學(xué)特性49-61
• 3.4.1 基于并五苯的有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管49-52
• 3.4.2 基于C_8-BTBT的高性能有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管52-61
• 3.5 小結(jié)61-63
• 第四章 有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的載流子輸運(yùn)63-81
• 4.1 有機(jī)半導(dǎo)體中載流子輸運(yùn)的基本特征63-66
• 4.2 內(nèi)建電場(chǎng)對(duì)載流子輸運(yùn)的影響66-70
• 4.3 器件的制備與測(cè)試70-71
• 4.4 鐵電漲落對(duì)于載流子輸運(yùn)的影響71-80
• 4.4.1 薄膜表面形貌對(duì)載流子輸運(yùn)的影響特征71-73
• 4.4.2 載流子遷移率的溫度依賴73-77
• 4.4.3 鐵電漲落對(duì)載流子散射的影響77-80
• 4.5 小結(jié)80-81
• 第五章 有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的載流子注入81-91
• 5.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中載流子注入的基本特征81-83
• 5.2 器件制備與測(cè)量83-84
• 5.3 鐵電層對(duì)于載流子注入的影響84-90
• 5.3.1 注入?yún)^(qū)接觸電阻84-89
• 5.3.2 注入?yún)^(qū)載流子能量分布89-90
• 5.4 小結(jié)90-91
• 第六章 總結(jié)與展望91-95
• 6.1 主要結(jié)論91-92
• 6.2 對(duì)未來(lái)的展望92-95
• 致謝95-97
• 參考文獻(xiàn)97-119
• 科研成果119-122

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李明亞;毛彥霞;王旭東;;PVDF超濾膜的改性研究進(jìn)展[J];廣州化工;2013年17期

2 張玉坤;沈鵬;王希;楊昌玉;梁基照;;PEG含量對(duì)PVDF/PEG共混膜性能的影響[J];工程塑料應(yīng)用;2013年07期

3 王國(guó)慶;阮文祥;廖俊斌;王建黎;;聚偏氟乙烯膜的共混親水化改性研究進(jìn)展[J];廣東化工;2013年17期

4 Jian-hua Wang;Yong-hua Zhang;You-yi Xu;朱寶庫(kù);Hong Xu;;Fabrication of Hydrophilic and Sponge-like PVDF/Brush-like Copolymer Blend Membranes Using Triethylphosphate as Solvent[J];Chinese Journal of Polymer Science;2014年02期

5 馬穎;時(shí)方曉;王晴;王秀梅;秦嘉;潘光鵬;;有機(jī)功能薄膜的制備及高密度信息存儲(chǔ)研究[J];功能材料;2013年S2期

6 魏永;陳雪丹;董良飛;;納米改性膜生物反應(yīng)器處理生活污水的試驗(yàn)研究[J];工業(yè)水處理;2014年01期

7 吳超超;劉根;徐君莉;張霞;;PVDF/ZrO_2雜化膜的制備及吸附牛血紅蛋白的性能[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

8 楊帆;韋敏;鄧宏;楊勝輝;劉沖;;銅摻雜氧化鋅薄膜阻變特性的研究[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2014年05期

9 Tian Sun;張宇峰;Chun-lin Chen;Xiang-zhuang Gong;孟建強(qiáng);;Synthesis of Membrane Adsorbers via Surface Initiated ATRP of 2-Dimethylaminoethyl Methacrylate from Microporous PVDF Membranes[J];Chinese Journal of Polymer Science;2014年07期

10 Min-Jie Shi;Sheng-Zhong Kou;Bao-Shou Shen;Jun-Wei Lang;Zhi Yang;Xing-Bin Yan;;Improving the performance of all-solid-state supercapacitors by modifying ionic liquid gel electrolytes with graphene nanosheets prepared by arc-discharge[J];Chinese Chemical Letters;2014年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 李紅賓;張宇峰;劉冬青;張力婉;劉曉峰;;PVDF/PPTA分子復(fù)合材料的制備及其機(jī)械性能研究[A];第十三屆中國(guó)體視學(xué)與圖像分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

2 賴如偉;鐘仁平;李彩梅;闕曉波;隋巖;;Synthesis and properties of molecule-based ferroic compounds[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2013年中西部地區(qū)無(wú)機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

3 李秀芬;吳杰;任月萍;;污水處理MBR工程廢棄膜材料的再生利用技術(shù)研究[A];第二屆膜法城鎮(zhèn)新水源技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

4 劉建偉;于水利;郭穎;趙文亮;;低溫等離子體改性Al_2O_3/PVDF復(fù)合膜的制備及其處理采油廢水性能的研究[A];第二屆膜法城鎮(zhèn)新水源技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

5 孫麗;陳桂娥;史洪云;;堿處理對(duì)聚偏氟乙烯(PVDF)膜接枝效果的影響[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2014年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

6 朱維緯;陳桂娥;黃會(huì)紅;;凝膠條件對(duì)PVDF微濾膜性能的影響[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2014年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

7 孟曉榮;張海珍;王磊;王旭東;趙亮;;城市污水二級(jí)出水超濾膜污染與膜特性的研究[A];飲用水安全控制會(huì)議暨中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì)給水專業(yè)委員會(huì)第14屆年會(huì)論文集[C];2015年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 艾娜;基于溶液處理的有機(jī)半導(dǎo)體器件及其應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2013年

2 林珊;纖維素抗菌膜的制備及其深度水處理研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2013年

3 蘇欣穎;MBR膜污染解析及MFC-MBR耦合系統(tǒng)膜污染控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 田守勤;傳感器表面納米敏感材料微結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其氣敏性能研究[D];華中科技大學(xué);2013年

5 譚華;含芳胺或吡咯并吡咯二酮的聚合物合成及光電性能研究[D];湘潭大學(xué);2013年

6 徐對(duì)功;基于溫度梯度組合法的結(jié)晶性聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

7 于建寧;基于熒光與磷光復(fù)合的白光有機(jī)電致發(fā)光器件研究[D];上海大學(xué);2013年

8 張平允;基于Tween80和兩親共聚物PVDF超濾膜結(jié)構(gòu)調(diào)控及其性能表征[D];華東理工大學(xué);2014年

9 蔡坤鵬;無(wú)機(jī)塊體憶阻器材料的制備、結(jié)構(gòu)及其電學(xué)性質(zhì)研究[D];清華大學(xué);2013年

10 李子威;多鐵異質(zhì)結(jié)薄膜的磁電耦合效應(yīng)與電阻轉(zhuǎn)變特性研究[D];南京大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姚躍騰;電阻式存儲(chǔ)器特性測(cè)試儀及應(yīng)用研究[D];杭州電子科技大學(xué);2011年

2 劉凱;過(guò)渡金屬氧化物阻變存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)特性的蒙特卡洛仿真[D];天津理工大學(xué);2013年

3 尤澤旺;降冰片烯類易位聚合物的合成及其微結(jié)構(gòu)與介電性能研究[D];華東師范大學(xué);2013年

4 佘小健;高性能有機(jī)晶體管存儲(chǔ)器的制備及其空氣穩(wěn)定性研究[D];蘇州大學(xué);2013年

5 任思偉;RRAM存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

6 潘麗靜;PVDF/陶瓷粉體復(fù)合材料薄膜的制備及介電性能研究[D];上海師范大學(xué);2013年

7 程慰;離子液體對(duì)PVDF共混溶液相容性及成膜形貌結(jié)構(gòu)的影響[D];華南理工大學(xué);2013年

8 張東華;聚偏氟乙烯（PVDF）/壓電粉體復(fù)合超濾膜的制備與性能研究[D];上海師范大學(xué);2013年

9 沈建平;PVB及PVDF中空纖維超濾膜的制備及其性能的研究[D];上海師范大學(xué);2013年

10 張霖;有機(jī)薄膜晶體管傳感器的制備及特性研究[D];電子科技大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：有機(jī)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管型存儲(chǔ)器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：269243