《基於高K浮柵的有機非易失性浮柵存儲器件研究》是依託華南師範大學，由陸旭兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於高K浮柵的有機非易失性浮柵存儲器件研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陸旭兵
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有機非易失性浮柵存儲器目前面臨的關鍵問題是高操作電壓和器件的長期穩定性。在器件中引入高K材料作為控制和隧穿層可以有效地降低其工作電壓，但柵極漏電流影響了器件的長期穩定性。因此如何獲得高電容密度和低漏電流的絕緣柵介質結構是實現其低壓穩定工作的一個難題。本項目嘗試以高K材料取代金量子點作為器件中電荷存儲的浮柵層，其優點是高K浮柵層既可以存儲電荷，又可以用作絕緣介質來降低柵極的漏電流。項目擬在有機半導體上製備具有不同介電常數和能帶結構的高K浮柵層/高K控制隧穿層體系的器件，理論和實驗結合，通過定量表征其不同材料組合體系的電學性能、界面結構和高K浮柵/高K隧穿/有機半導體相互之間的能帶結構，最佳化薄膜材料和器件的製備工藝，力爭從實驗上確定一至二組同時具有高電容密度和低漏電流的高K浮柵/高K控制隧穿層材料體系，可以使有機非易失性浮柵存儲器件低壓長期穩定工作，為加速其商業化提供有益的實驗結果和理論指導。
結題摘要
電荷俘獲型有機浮柵存儲器件是一類非常重要的柔性信息存儲器件。不僅具有非破壞性讀出、集成密度高等目前市場上主流的非易失性存儲器產品NAND 快閃記憶體的所有優點，而且具備柔性可摺疊、大面積製造、低成本等柔性電子器件的優點，是未來非常具有套用前景的一類新型電子器件。雖然經過了近年來的廣泛研究，有機浮柵存儲器件的商業化生產仍然面臨高工作電壓和長期穩定性差等諸多挑戰。 項目採用高介電材料來取代金量子點作為有機非易失性浮柵存儲器的電荷存儲層，以實現低壓驅動和高可靠有機薄膜電晶體存儲器件。主要開展了如下工作： （1）發展了一種MHOS (Au-HfO2-SiO2-Si)結構電荷俘獲型存儲器，直接利用HfO2薄膜內的缺陷來俘獲和存儲電荷，所製備的器件具有非常顯著的存儲效應和長期可靠性； （2）採用HfO2/高聚合物駐極體雜化雙電荷俘獲層體系，製備了高性能的有機存儲器件：（a）實現了低壓工作（擦寫脈衝電壓8 V ,寬度＜10 ms）。當前絕大部分報導的有機存儲器件的工作電壓都在數十伏，脈衝寬度大於1s。（b）具有優異長期穩定性。溝道開關電流比經過大於10^4 s保持測試，仍然在2.6×10^4；（c）良好的反覆擦寫能力。經過2000次反覆擦寫，器件保持了4.1×10^3的溝道電流開關比； （3）製備了一種MATS(Metal-Al2O3-TiO2-Al2O3-Silicon)存儲器件結構, 展示了優異的電荷存儲效應和長期電荷保持能力。利用XPS光電子能譜確定了不同高K材料之間的電子能帶結構; （4）探討了存儲器件中溝道電荷輸運對其存儲性能的影響。發現少數載流子在溝道中的橫向電荷輸運對器件存儲特性具有非常重要的影響。 （5）研究了有機半導體微結構和金屬電極/有機半導體界面對有機薄膜電晶體電學特性的影響。發現並五苯的有序度和缺陷密度是影響器件直流和高頻回響的重要機制。 （6）基於未來柔性電子的需求，項目也探討了化學液相法低溫製備高介電材料的研究，並成功在柔性襯底上製備了可低壓驅動的柔性薄膜電晶體。 本項目的工作表明，高K柵介質材料作為電荷俘獲材料，在未來高性能(低驅動電壓、低能耗、高可靠性)有機柔性非易失性存儲器件中具有廣闊的套用前景。
