有机阻变存储器件制备及其性能研究

论文摘要

随着信息技术的迅速发展,市场对低成本、重量轻、柔性的电子产品的需求越来越大,传统无机半导体器件和电路的发展正逐渐逼近其尺寸缩小和成本降低的极限。有机半导体材料以其在低价、柔性、质轻等方面的独特优势,已经在众多下一代半导体技术应用中脱颖而出。本文以具有双稳态电阻转变特性的有机存储器件为研究对象,分别从材料、工艺和器件性能等方面,展开了一系列较为全面的研究。主要工作内容如下：1.以无机电子学及传统硅基存储技术的发展为背景,论述了有机电子学的发展历程及研究现状,同时概述了有机存储器的研究进展及应用潜力。2.在有机分子薄膜的制备工艺方面,介绍了有机器件制作过程中非常重要的两个工艺——有机分子薄膜的制备及图案化技术。有机半导体材料的化学敏感、可溶等特性决定了其成膜技术的多样性,可采用真空淀积法、溶液处理法、L-B膜法、有机气相沉积法和电化学聚合等多种成膜方法。有机半导体膜的图案化可以有效地降低相邻器件间的串扰,提高有机器件及其集成电路的性能。常用的有机分子薄膜图案化方法包括：镂版技术、喷墨打印技术、印章技术、丝网印刷技术等。3.选择研究较为成熟的八羟基喹啉铝（Alq3）有机分子材料,制备了基于Alq3的金属纳米晶掺杂存储器,并对其物理特性及电学特性进行了表征的分析。Au作为掺杂纳米晶的Alq3存储器目前尚未研究成功,我们分别选择了常用的掺杂金属A1以及Au作为掺杂纳米晶,器件制备采用光学光刻及漏板技术相结合的方法。对Au纳米晶的形貌分布,分别采用扫描电镜（SEM）及俄歇电子能谱（AES）进行了表征分析,发现只有当掺杂的金呈不连续的纳米颗粒形貌时,器件才具有良好的存储特性。4.酞菁氧钛（TiOPc）有机分子应用于有机存储的研究目前尚不成熟,我们采用不同的上电极金属,制备了基于酞菁氧钛（TiOPc）有机分子的单组分薄膜存储器件以及金纳米晶掺杂存储器件。发现TiOPc薄膜本身不具有电双稳态特性,TiOPc/Al的界面效应以及Au纳米晶掺杂可使TiOPc薄膜产生电双稳态存储特性,且Au纳米晶掺杂和TiOPc/Al界面同时存在时,器件的存储特性会得到更大的改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 有机电子学概述
• 1.1.1 无机电子到有机电子
• 1.1.2 半导体存储技术的发展
• 1.2 有机存储器件概述
• 1.2.1 有机阻变存储器
• 1.2.2 有机薄膜晶体管（OTFT）存储器
• 1.2.3 有机存储器件的集成研究
• 1.2.4 有机存储器的多值效应
• 1.3 选题意义及研究内容
• 第二章 有机半导体膜的制备及图案化方法
• 2.1 有机半导体膜的制备方法
• 2.1.1 溶液处理法
• 2.1.2 真空沉积法
• 2.1.3 有机气相沉积法（OVPD）
• 2.1.4 L-B膜法
• 2.1.5 电化学聚合法
• 2.2 有机半导体膜的图案化方法
• 2.2.1 镂版（Shadow mask）技术
• 2.2.2 喷墨打印（Inkjet printing）技术
• 2.2.3 印章技术（Stamp printing）
• 2.2.4 丝网印刷技术（screen printing）
• 2.3 本章小结
• 3）的OMO结构薄膜器件的电存储特性'>第三章 基于八羟基喹啉铝（Alq₃）的OMO结构薄膜器件的电存储特性
• 3.1 引言
• 3.2 八羟基喹啉铝背景知识介绍
• 3.2.1 八羟基喹啉铝的基本特性
• 3.2.2 八羟基喹啉铝的研究背景
• 3.3 基于八羟基喹啉铝的金属纳米晶掺杂存储器的制备
• 3.3.1 器件的制备
• 3.3.2 金属纳米晶的表征
• 3.4 电学测试结果与分析
• 3.4.1 掺杂Au纳米晶器件的存储特性
• 3.4.2 掺杂Al纳米晶器件的存储特性
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于酞菁氧钛（TiOPc）的有机存储器件的电存储特性
• 4.1 引言
• 4.2 酞菁氧钛背景知识介绍
• 4.3 基于TiOPc的单组分薄膜存储器件的存储特性
• 4.3.1 器件的制备
• 4.3.2 电学测试与分析
• 4.4 基于TiOPc的金纳米晶掺杂存储器的存储特性
• 4.4.1 器件的制备
• 4.4.2 电学测试与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 未来研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文、申请专利情况
• 致谢