[发明专利]基于MEH-PPV:PCBM给体-受体结构的单层聚合物存储器

说明书

本发明涉及一种基于MEH‑PPV:PCBM给体‑受体结构的单层聚合物存储器及其制备方法。该存储器包括玻璃或柔性衬底、ITO底电极、PEDOT:PSS空穴注入层、MEH‑PPV:PCBM光电活性功能层以及金顶电极，各层通过旋涂或蒸镀得到。本发明具有制备工艺简单、生产成本低等优点，制得的存储器体积小、电存储性能优良、稳定性好、重复性高。

技术领域

本发明涉及电存储材料技术领域，具体涉及一种基于MEH-PPV:PCBM给体-受体结构的单层聚合物存储器及其制备方法。

背景技术

存储器是半导体电子学领域中非常重要的电子器件，也是现代信息技术中的核心部件，在信息和电子工业等领域有着广阔的应用前景。当前，信息技术的快速发展对存储器提出了更高的要求，不但要具有小体积、超高容量和快速读写能力，而且要有低功耗、低成本，制备简单和高可靠性等特点。目前广泛应用的基于传统半导体的硅基电存储器虽然具有快速存储以及信息维持时间长等特点，但昂贵的制造设备、复杂的光刻工艺和周边晶体管驱动电路增加了制造成本，并且硅片有限的面积和二维(2D)工艺限制了它的存储容量，导致其已经不能满足信息时代大容量信息存储和便携式的要求。

随着有机分子/电子学的迅速发展，基于有机半导体材料的电子器件在低价、柔性、大面积、质轻等方面具有非常光明的应用前景，在许多研究领域引起了广泛的关注。特别是近些年来，有机电致发光二极管、有机薄膜晶体管、有机太阳能电池、有机固体激光等有机光电子材料与器件的研究取得了突飞猛进的发展，为有机电子器件的集成及进一步应用奠定了坚实的基础。作为有机集成电路的核心单元之一，有机电存储器件也引起了人们越来越多的关注，并取得了显著的进展。由于有机电存储器件成本低，加工简单，膜层薄，柔软性好，功耗低，因此在数据存储方面显示出了无比的优越性。

有机开关和存储现象最早发现于上个世纪六七十年代，人们提出了一些机制解释这种现象，但是由于其开关存储性能较差而没有引起人们过多的关注，但是却对有机存储器未来的应用前景提出了展望和预测。有机电存储器是一种全新的电子器件,它具有和硅存储器完全不同的结构和工作方式。有机存储器采用的是两端式夹层结构，即把有机薄膜夹在两个交叉的金属电极之间，每个交叉点是一个存储器，当在两个电极之间加电压，器件就会从一个状态开关到另一个状态,从而达到对信息的读、写和擦的存储功能。另外因为有机存储器的膜层薄，可以层层堆积，每个堆积层可以独立地从周边电路或底电路寻址，提供了真正三维(3D)存储技术，大大提高了存储容量。此外，有机存储器不需要晶体管驱动，因此可以把周边电路做在存储器列阵的外边或下面，简化了存储器的设计与实施工艺，降低了成本。永久性的存储能力和简单的驱动电路决定了有机存储器具有很低的功率损耗。

关于有机/聚合物存储器的工作机制，主要有丝状电导、氧化还原反应、分子结构与构象的转变、电荷转移复合物的形成、离子扩散、电场诱导电荷转移、纳米粒子诱导电荷俘获和界面陷阱机制等，目前还没有一个统一的工作机制，大致都是针对特定的体系而提出，但是归根结底这种电存储特性与器件结构和材料体系都无不密切相关。

目前使用到的有机/聚合物存储器的结构主要有二极管结构和晶体管结构，其中二极管结构存储器具有结构简单，容易制备，而备受青睐。中间活性层使用到的材料主要有有机小分子、金属纳米粒子、纳米粒子掺杂聚合物、含有给体-受体单元的单一聚合物、给体-受体共混结构等等。其中小分子材料由于需要使用到制造成本较高的热蒸镀工艺，材料浪费比较多，也难以制备大面积器件；此外薄膜生长过程中往往会产生有毒的气氛，对于环境的影响不利。相对来说，聚合物体系可以使用低成本的溶液加工方法制备器件，甚至可以采用更为环保的醇或水溶液，避免了有毒溶剂的引入，同时有望实现大面积的柔性存储器件，在未来的可穿戴电子，人工皮肤，人工智能等领域具有潜在的应用前景。

发明内容