[发明专利]低压高速擦写的柔性有机非易失性存储器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种低压高速擦写的柔性有机非易失性存储器件及其制备方法，该存储器件包括衬底和在衬底上依次层叠的底电极、绝缘层、存储层、有源层和源漏电极，所述存储层为聚α‑甲基苯乙烯。本发明利用聚α‑甲基苯乙烯有机聚合物作为存储层，由于聚α‑甲基苯乙烯具有很高的表面光滑度和良好的存储效应，能够为有源层生长提供良好的基础，从而提高有源层的载流子迁移率，有效提高存储器件的保持和抗疲劳性能，实现低压高速擦写。

技术领域

本发明属于柔性有机电子学技术领域，尤其涉及一种低压高速擦写的柔性有机非易失性的存储器件及其制备方法。

背景技术

柔性有机电子器件是在柔性/可延展性基底上制作的有机材料电子器件。相对于传统的硅基电子器件，柔性有机电子器件具有质量轻、可低温集成、可柔性和可任意形状大面积制造等优点，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性有机非易失性存储器、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、传感器、有机发光二极管等。

其中柔性有机非易失性存储器件是在传统的柔性晶体管的绝缘层和半导体层之间插入一层存储层。根据工作原理和器件结构不同，目前国内外研究的有机非易失存储器可以分为基于有机场效应晶体管结构的驻极体型、铁电聚合物型和浮栅型。

现有技术普遍采用电子束蒸发、脉冲激光等方法制备金属氧化物薄膜作为柔性有机非易失性存储器件的存储层，制备方法复杂，且金属氧化物薄膜作为存储层依然存在稳定性差、工作电压高等问题，因此寻找新材料来替代金属氧化物薄膜存储层是发展柔性有机非易失性存储器件的一大重要方向。

发明内容

基于此，本发明提供一种低压高速擦写的柔性有机非易失性存储器件及其制备方法，该存储器件不需要使用金属氧化物薄膜作为存储层，其操作电压低、擦写脉冲宽度小、保持与抗疲劳特性优异，所用的制备方法操作简单、条件温和、成本低。

本发明所述低压高速擦写的柔性有机非易失性存储器件包括衬底和在衬底上依次层叠的底电极、绝缘层、存储层、有源层和源漏电极，所述存储层为聚α-甲基苯乙烯。

相对于现有技术，本发明利用聚α-甲基苯乙烯有机聚合物作为存储层，聚合物驻极体的特性中疏水和非极性物质的存储和保持特性要优于亲水和极性物质，另外选用弱极性的物质，能够形成良好的有机半导体和驻极体存储层界面，能够为有源层生长提供良好的基础，提高有源层的载流子迁移率，有效提高存储器件的保持和抗疲劳性能。

进一步，所述衬底为柔性白云母衬底，所述绝缘层为氧化铝。氧化铝与白云母衬底在界面附近能够形成牢固的O-Si-O、O-Al-O等化学键，降低二者之间的电子势垒高度，有利于提高存储器件的电子注入效率。

进一步，所述有源层为并五苯。

本发明提供的上述低压高速擦写的柔性有机非易失性存储器件的制备方法包括以下步骤：

S1：在衬底上沉积底电极；

S2：制备氧化铝绝缘层：在底电极表面沉积氧化铝薄膜，然后依次进行退火处理和UV/O₃表面活化处理，制得氧化铝绝缘层；

S3：制备存储层：在氧化铝绝缘层表面旋涂聚α-甲基苯乙烯溶液成膜，进行退火处理后制得聚α-甲基苯乙烯薄膜作为存储层；

S4：制备有源层：在聚α-甲基苯乙烯薄膜上沉积并五苯作为有源层；

S5：制备源漏电极：在并五苯上沉积金属作为源漏电极。

相对于现有技术，本发明的制备方法操作简单、条件温和、成本低，能够制备出具有操作电压低、擦写脉冲宽度小、保持与抗疲劳特性优异、反复擦写性能佳、耐弯折的有机非易失性电荷捕获型存储器件。使用聚α-甲基苯乙烯作为存储层，聚α-甲基苯乙烯薄膜具有良好的存储效应，能够在柔性衬底上实现低压高速擦写。