度介于40-50nm之間，采用熱真空蒸鍍成膜法成膜，使其與第二類柵絕緣層緊密接觸以 減小載流子隧穿時(shí)的接觸勢皇，促進(jìn)載流子的隧穿迀移。有機(jī)活性層采用的材料包括并五 苯、并四苯、鈦青銅、紅熒烯、并三苯、3-己基噻吩。
[0057] 所述的源漏電極，其厚度介于60nm至IOOnm之間；生長在導(dǎo)電溝道兩側(cè)；其材料 為金屬或有機(jī)導(dǎo)體材料，本發(fā)明考慮到器件制備成本和后期商業(yè)化推廣，特選用金屬銅作 為電極，而非常用的金充當(dāng)源漏電極；其制備方法為磁控濺射法或噴墨打印法、真空蒸鍍 法。
[0058] 上述具有多孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器的制備方法，包括如下步驟：
[0059] (1)配置高絕緣性聚合物溶液，將高絕緣性聚合物，用四氫呋喃（THF)作為溶劑配 制成溶液，溶度5-30mg/ml ;
[0060] (2)配置聚合物/水混合溶液：將一定量的超純水添加到步驟（1)配置好的高絕 緣性聚合物溶液當(dāng)中，并置于頻率為SOKHz的超聲儀里面超聲lOmin，使混合溶液中各組分 分散均勻；
[0061] (3)選擇表面有300nm二氧化硅的重?fù)诫s硅作為基片和第一類柵絕緣層，清洗干 凈基片后烘干；
[0062] (4)在步驟（3)中清洗好的基片表面旋涂步驟（2)中配置好的混合溶液，薄膜厚度 為 50_150nm;
[0063] (5)將步驟⑷制備的薄膜放入80°C恒溫烘箱中干燥，冷卻備用；
[0064] (6)在步驟（5)干燥過的聚合物薄膜上真空蒸鍍有機(jī)半導(dǎo)體層和源漏電極。
[0065] 步驟（1)中所述的高絕緣性聚合物溶液為聚甲基丙烯酸。
[0066] 步驟（2)中添加水形成混合溶液，利用超聲波將水滴分散成微米級的小液滴，并 使所有的小液滴帶電，在利用帶電小液滴的Breath-figure原理充分分散，形成均一溶液。 [0067] 步驟（4)所述旋涂混合溶液，轉(zhuǎn)速為2000-3000轉(zhuǎn)/分，旋轉(zhuǎn)30秒，形成聚合物/ 水兩相混合薄膜。
[0068] 步驟（5)所述干燥過程中，除掉殘留溶劑和薄膜中的水相，得到具有多孔結(jié)構(gòu)的 聚合物薄膜。
[0069] 步驟（6)所述的真空蒸鍍半導(dǎo)體材料為并五苯，蒸鍍速率為IA/s，真空度控制在 5X 10-4pa以下，控制蒸鍍薄膜厚度為40-50nm;步驟（6)所述真空蒸鍍源漏電極為銅，蒸鍍 速率0.5A/S，控制厚度在60-100nm。
[0070] 實(shí)施例二
[0071] 本發(fā)明提供了一種有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其 中重?fù)诫s娃作為襯底和柵電極；一層300nm二氧化娃作為第一類柵絕緣層；粒徑50-100nm 的金納米粒子作為納米浮柵；第二類柵絕緣層由具有多孔結(jié)構(gòu)的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯 構(gòu)成，其厚度為50-100nm ;柵絕緣層上面蒸鍍一層40-50nm厚的并五苯充當(dāng)活性層；再在導(dǎo) 電溝道兩側(cè)蒸鍍金屬銅作為源漏電極。
[0072] 在實(shí)際制備時(shí)，實(shí)驗(yàn)室室溫保持在25°C左右，室內(nèi)濕度保存在30%以下。
[0073] 具體制備步驟如下：
[0074] (1)配置聚甲基丙稀酸甲酯（PMMA)溶液，PMMA溶液濃度為10mg/ml，溶劑為四氫呋 喃（THF);然后在PMMA溶液中加入一定量的水（水：溶液=5:100)配置成混合溶液；將混 合溶液置于頻率為80KHz的超聲波儀進(jìn)行5min超聲除了，使水分散成微米級別的小液滴， 并利用Breath-figure原理分散均勾形成均一溶液。
[0075] (2)將表面有300nm二氧化硅的重?fù)诫s的硅依次用丙酮、乙醇、去離子水各超聲清 洗10分鐘，超聲頻率為lOOKHz，再用高純氮?dú)鈱⒒砻嬉后w吹干以保證基片表面潔凈， 之后放入120 °C的烘箱中烘干。
[0076] (3)在步驟⑵中干燥好的基片表面（Si02-側(cè)）滴涂金納米粒子溶液，使自組裝 生長納米金粒子，待表面溶劑揮發(fā)后置于80°C烘箱中干燥20分鐘，如圖2所示。
[0077] (4)在步驟（3)處理好的基片表面旋涂步驟（1)配置好的溶液，旋涂轉(zhuǎn)速為2000 轉(zhuǎn)/分，旋涂時(shí)間為30秒，薄膜厚度控制在50nm左右。
[0078] (5)將旋涂好的基片放入100°C的烘箱中干燥退火2小時(shí)，并隨爐冷卻，制備的薄 膜AFM照片如圖4所示。
[0079] (6)在步驟（5)中制備的薄膜表面真空蒸鍍有機(jī)活性層并五苯，蒸鍍速率為IA/s， 真空度控制在5X 10-4pa以下，控制蒸鍍薄膜厚度為50nm。
[0080] (7)在步驟（6)所制備的薄膜表面加上掩模板進(jìn)行圖案化處理，真空蒸鍍銅充當(dāng) 源漏電極，蒸鍍速率0.5 A/s，控制厚度在60-80nm ;掩模板的溝道寬度為2000 y m，長度為 100 U m〇
[0081] 器件制備完成后，其電學(xué)性能由安捷倫B1500半導(dǎo)體分析儀進(jìn)行表征，數(shù)據(jù)處理 繪制成的轉(zhuǎn)移曲線如圖5所示，迀移率達(dá)到0. 53cm2/Vs，開關(guān)比達(dá)106。
[0082] 圖7為器件存儲特性轉(zhuǎn)移曲線，從圖中可以看出，器件的寫入窗口很大，而且擦除 之后又能回完初始位置，現(xiàn)在器件具有很好的存儲器特性。
[0083] 圖8的寫入-讀取-擦除-讀取特性數(shù)據(jù)也表面該存儲器具有良好的反復(fù)擦寫能 力，經(jīng)過一定周期的擦寫循環(huán)后，器件的擦寫窗口基本沒有變化。
[0084] 圖9所示的是器件數(shù)據(jù)保持能力，從圖中可以看出經(jīng)過1000秒之后，器件的存儲 開關(guān)比仍舊保持在IO 4以上，說明器件的存儲可靠性高。
[0085] 所有測試結(jié)果表面，本發(fā)明所涉及的具有多孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器件 性能良好，穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)保持可靠性高，而且制備過程操作簡單，成本低廉，主要工藝過程 在溶液中完成、節(jié)約能源，并且能夠大規(guī)模生產(chǎn)。
[0086] 本發(fā)明將具有多孔結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜引入到有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器當(dāng)中，通過 簡單的工藝手段有效的解決了有機(jī)存儲器數(shù)據(jù)存儲可靠性不高的問題，在對于有機(jī)存儲器 商業(yè)化推廣有著重要意義。
[0087] 發(fā)明的不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案，凡采用等同替換形成的技術(shù)方 案均為本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器，包括源漏電極、半導(dǎo)體、第二類柵絕 緣層、浮柵層、第一類柵絕緣層，所述第一類柵絕緣層為二氧化硅/硅基片，其特征在于：所 述半導(dǎo)體與第一類柵絕緣層之間從上到下依次有具有多孔結(jié)構(gòu)聚合物薄膜層和納米結(jié)構(gòu) 浮柵層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器，其特征在于：所 述多孔結(jié)構(gòu)聚合物薄膜層中聚合物選自高介電常數(shù)聚合物材料，所述高介電常數(shù)聚合物材 為聚苯乙烯或聚甲基苯烯酸甲酯。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器，其特征在于：所 述納米結(jié)構(gòu)浮柵層中納米浮柵粒子選自金納米粒子或氧化石墨稀GO納米粒子。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器，其特征在于：包 括襯底，形成于該襯底之上的柵電極，覆蓋于該柵電極之上的第一類柵絕緣層，形成于第一 類柵絕緣層之上的納米浮柵層，形成于該第一類柵絕緣層之上的具有多孔結(jié)構(gòu)的第二類柵 絕緣層，所述第二類柵絕緣層為隧穿層，形成于多孔結(jié)構(gòu)的第二類柵絕緣層之上的有機(jī)活 性層，以及形成于活性層表面溝道區(qū)域兩側(cè)的源漏電極。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器，其特征在于： 所述襯底為高摻雜硅片、玻璃片或塑料PET; 所述柵電極采用的材料包括高摻雜硅、鋁、銅、銀、金、鈦或鉭； 所述第一類柵絕緣層采用的材料包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、聚苯乙烯PS或聚乙 烯吡咯烷酮PVP，所述第一類柵絕緣層的薄膜厚度為100~300nm; 所述第二類柵絕緣層的薄膜厚度為50~150nm; 所述有機(jī)活性層采用的材料為并五苯、并四苯、鈦青銅、紅熒烯、并三苯或3-己基噻 吩；所述有機(jī)活性層采用熱真空蒸鍍成膜法成膜，覆蓋在第二類柵絕緣層表面上形成導(dǎo)電 溝道，其厚度為40~50nm; 所述源漏電極材料為金屬或有機(jī)導(dǎo)體材料，其厚度為60~100nm。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器，其特征在于：所 述源漏電極材料為銅。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器的制備方法，其特 征在于，包括如下步驟： (1) 配置高介電常數(shù)材料聚合物溶液，溶于四氫呋喃，濃度5-30mg/ml; (2) 在步驟（1)配置好的高介電常數(shù)材料聚合物溶液中摻入一定比例的水，再80KHz超 聲5~lOmin形成均一混合溶液； (3) 選擇表面有300nm二氧化硅的重?fù)诫s的硅作為基片，清洗趕緊基片后烘干； (4) 在干凈的基片表面滴涂納米金溶液，再將其烘干； (5) 在步驟（4)中制備的浮柵層上面旋涂步驟（2)配置好的混合溶液，厚度為15~ 150nm，將旋涂好的樣品放入烘箱中干燥，先低溫干燥60度，后高溫干燥100度； (6) 在第二類柵絕緣層上面真空蒸鍍半導(dǎo)體層和源漏電極。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器的制備方法，其特征 在于：步驟⑵中所述的摻入一定比例的水，其比例為溶液體積比的3~5%。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器的制備方法，其 特征在于：步驟（6)所述真空蒸鍍半導(dǎo)體材料為并五苯，蒸鍍速率為lA/s，真空度控制在 6Xl(T5pa~6Xl(T4pa，采用晶振控制厚度在40~50nm;步驟（6)所述真空蒸鍍源漏電極 為銅，蒸鍍速率0.5A/s，控制厚度在60~100nm。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器的制備方法，其特 征在于：多孔結(jié)構(gòu)聚合物層旋涂完后的厚度控制在50~150nm，半導(dǎo)體層的厚度為40~ 50nm，源漏電極為60~lOOnm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多孔結(jié)構(gòu)隧穿層有機(jī)場效應(yīng)晶體管存儲器及其制備方法，屬于半導(dǎo)體行業(yè)存儲器技術(shù)和生物薄膜技術(shù)領(lǐng)域。該存儲器包括源漏電極、半導(dǎo)體、第二類柵絕緣層、浮柵層、第一類柵絕緣層，所述第一類柵絕緣層為二氧化硅/硅基片，所述半導(dǎo)體與第一類柵絕緣層之間從上到下依次有具有多孔結(jié)構(gòu)聚合物薄膜層和納米結(jié)構(gòu)浮柵層。本發(fā)明通過簡單的工藝手段改進(jìn)存儲器性能，使其反復(fù)擦寫可靠性得到很大提升；并且采用金屬銅作為器件源漏電極，降低了器件制備成本，便于推廣、應(yīng)用。
【IPC分類】H01L51/05, H01L51/40
【公開號】CN104993052
【申請?zhí)枴緾N201510359744
【發(fā)明人】儀明東, 舒景坤, 解令海, 李雯, 胡波, 楊潔, 王濤, 黃維
【申請人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月25日