基于小分子浮栅的非易失性有机场效应晶体管存储器的研究

摘要

存储元件是电子设备中数据的处理、存储以及交流的基本组成部分，现代信息技术的快速发展带来人们对智能、柔性、可打印以及一次性电子设备大量需求。与传统的无机半导体器件相比,基于有机半导体材料的器件具有成本低、可实现大面积加工、可与柔性基底集成等优点。尤其是基于晶体管的有机非易失性存储器，具有非破坏性读取、易于集成以及能够在单个晶体上实现多阶存储而备受关注。
　　近年来，为了制备高密度、高速度并且非易失性的高性能OFET存储设备，提出了基于分子浮栅的OFET存储结构。尺寸在1 nm内的小分子材料代表了一种理想的浮栅层电荷存储基元，它们不仅具有较小的载体态密度还具有较高的电荷结合能，非常有利于增大浮栅层的电荷捕获密度和捕获电荷，实现高密度存储。小分子材料具有性能稳定、分子和电子结构定义明确、且能根据需求进行电子结构和能带的设计等优势，但相比于聚合物，应用于存储研究的小分子材料还很少，目前应用较多的仅C60、Alq3等，且存在存储密度低和电荷泄露的问题。
　　本论文蒸镀筛选了一些具有岛状生长模式的小分子材料2`.7`-DCNSFX和SFDBAO作为OFET存储器的浮栅层材料，分别探究了它们的电荷捕获能力，并对相应分子浮栅的OFET器件进行性能优化，最终制备出基于共混旋涂SFDBAO/PS分子浮栅的高性能非易失性OFET存储器件。成功实现了电子和空穴的双向存储，并且器件迁移率也得到迅速提升。迁移率达0.8 cm2 V-1 S-1、存储窗口可达146V（正向78V，负向68V）、维持时间超过5×104 S、开关比达到2×105且具有较稳定的读写擦耐受性。有力地推进了小分子材料应用于存储的研究进展。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本论文的研究意义和主要工作

第二章 有机场效应晶体管存储器背景介绍

2.1 有机场效应晶体管存储器基本介绍

2.2 有机场效应晶体管存储器的工作原理及分类

2.3 有机场效应晶体管存储器的材料和制备方法

2.4 OFET存储器件的表征和测试

2.5 本章小结

第三章 小分子材料的蒸镀薄膜形貌调控

3.1 前言

3.2 不同蒸镀条件对薄膜形貌的影响

3.3几种小分子材料的薄膜蒸镀调控和薄膜生长特性总结

3.4本章小结

第四章 2`,7`-DCNSFX小分子浮栅材料应用于OFET存储

4.1 引言

4.2基于2`.7`-DCNSFX小分子浮栅的OFET存储器性能探究

4.3 本章小结

第五章 基于SFDBAO分子浮栅的非易失性多阶存储

5.1 引言

5.2 OFET存储器件的制备及所用材料介绍

5.3 基于蒸镀型SFDBAO分子浮栅的OFET存储器性能

5.4 基于共混旋涂型SFDBAO/PS分子浮栅的OFET存储器性能

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢