專利名稱：?jiǎn)螌佑袡C(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存貯器，特別是一種使用有機(jī)半導(dǎo)體材料，經(jīng)薄膜生長(zhǎng)、 納米生長(zhǎng)與表征技術(shù)等制備而成的電學(xué)存儲(chǔ)器。屬于一種電學(xué)存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
電學(xué)存儲(chǔ)器是作為計(jì)算機(jī)中不可缺少的重要部件。目前常見的有內(nèi)存、 閃存盤等。然而，現(xiàn)在主流的電學(xué)存儲(chǔ)器件是基于無機(jī)半導(dǎo)體材料，如硅、 鍺等，由于這些常見無機(jī)半導(dǎo)體要在高溫下生產(chǎn)加工提純，因而加工制備工 藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本居高不下。近年來，有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)明和應(yīng)用，使得 各種電學(xué)器件有望實(shí)現(xiàn)成本低廉、加工簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)。此外，納米材料的新興 以及與有機(jī)半導(dǎo)體材料結(jié)合應(yīng)用，也是目前世界尖端科技領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。 現(xiàn)有的有機(jī)存儲(chǔ)器件大多采用多層薄膜結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，因?yàn)槊慷?一道工序，穩(wěn)定性和成品率就會(huì)下降一部分。同時(shí)，復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)意味著 較多的生產(chǎn)難度和成本
發(fā)明內(nèi)容
-.
本發(fā)明的目的是為了發(fā)揮有機(jī)薄膜存儲(chǔ)器的低成本，易加工的優(yōu)點(diǎn)，克 服多層薄膜存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜等不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、制備 方法簡(jiǎn)易、成本低廉的利用導(dǎo)電玻璃(ITO)和有機(jī)物(AIDCN)反應(yīng)自發(fā)在 交叉點(diǎn)生成具有存儲(chǔ)效應(yīng)的納米點(diǎn)的單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器
本發(fā)明的另一個(gè)目的是為所述單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器提供一 種便于工業(yè)化生產(chǎn)的制備方法。
本發(fā)明的單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)包括基板、條形底 電極、有機(jī)小分子層和條形頂電極，所述條形底電極鍍?cè)诨迳?，有機(jī)小分 子層蒸鍍?cè)跅l形底電極和基板上，條形頂電極與條形底電極呈交叉狀并蒸鍍 在有機(jī)小分子層上。
上述基板選用玻璃或硅片或陶片；條形底電極的選用導(dǎo)電金屬氧化物， 如氧化銦錫或摻雜氟的氧化錫或氧化鋅；有機(jī)小分子選用8-羥基喹啉鋁或AIDCN或足球浠。
本發(fā)明的電學(xué)存貯器的制備方法，主要包括下述步驟
A) 制備條形底電極將鍍有導(dǎo)電金屬氧化物層的基板，用光刻或蝕刻法 將基板上的導(dǎo)電金屬氧化物層相間刻成相互平行的細(xì)條形，留存在基板上的 導(dǎo)電金屬氧化物條即為條形底電極，然后將刻有條形底電極及其基板依次浸 入去離子水、丙酮、異丙醇中，分別用超聲波清洗干凈，取出干燥后為條形 底電極板，備用；
B) 將干燥后的條形底電極板置于真空鍍膜機(jī)中熱蒸鍍一層的有機(jī)小分子 層，再在有機(jī)小分子層表面蒸鍍一層金屬膜后取出；
C) 取出后用光刻或蝕刻法將金屬膜相間刻成與條形底電極呈交叉狀的相 互平行的細(xì)長(zhǎng)形金屬條即為條形頂電極，再依次浸入去離子水、丙酮、異丙 醇中，分別用超聲波清洗干凈，取出干燥后為存儲(chǔ)芯片；
D) 將存儲(chǔ)芯片接上引線和封裝后即為電學(xué)存儲(chǔ)器，各條形底電極與條形 頂電極交叉點(diǎn)之間的界面上可自發(fā)形成的納米點(diǎn)即為電學(xué)存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)單 元。
以上所述的條形底電極和條形頂電極的寬度選為0. 001-0. 2mm，熱蒸鍍的 有機(jī)小分子層的厚度選為50-500nm，真空鍍膜機(jī)的蒸鍍速度可選 0. 1-10nm/so
本發(fā)明的單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)電學(xué)存儲(chǔ)器，通過外加電壓，電荷注入進(jìn) 納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，從而使得器件中電流傳輸特性發(fā)生明顯改變，電流密度大幅 度的提高。這樣，在同一電壓下，在不同的電學(xué)狀態(tài)器件則將呈現(xiàn)出數(shù)值相 差極大的電流密度。而低電流密度狀態(tài)，則可以被視為狀態(tài)"0";相反，高 電流密度狀態(tài)則視為狀態(tài)"1"。從而，可以實(shí)現(xiàn)電學(xué)二進(jìn)制存儲(chǔ)效應(yīng)。此器 件由于是在兩個(gè)電極之間僅有一層功能層的單層有機(jī)存儲(chǔ)器件，所以具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、新穎，而且器件性能優(yōu)良(能夠滿足工業(yè)上對(duì)此類器件的要求)，同 時(shí)還具有制備方法簡(jiǎn)易、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的電學(xué)存儲(chǔ)器的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖2是在條狀頂電極與條狀底電極的交叉點(diǎn)之間的界面上自發(fā)形成的納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明的電學(xué)存儲(chǔ)器件電流密度-電壓特性圖。
具體實(shí)施例方式
參見附圖1，本發(fā)明的單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)包括 基板4、條形底電極3、有機(jī)小分子層2和條形頂電極1，所述條形底電極3 鍍?cè)诨?上，有機(jī)小分子層2蒸鍍?cè)跅l形底電極3和基板4上，條形頂電 極1與條形底電極3呈交叉狀并蒸鍍?cè)谟袡C(jī)小分子層2上。
所述基板選用玻璃或硅片或陶片；條形底電極的選用導(dǎo)電金屬氧化物， 如氧化銦錫(IT0)或摻雜氟的氧化錫(FTO)或氧化鋅(Zn0);有機(jī)小分子 選用8-羥基喹啉鋁(ALQ3)或AIDCN或足球浠(C60)。
刻電學(xué)存儲(chǔ)器的制備方法主要包括下述步驟
A) 制備條形底電極將鍍有導(dǎo)電金屬氧化物層的基板4，用光刻或蝕刻
法將基板4上的導(dǎo)電金屬氧化物層相間刻成相互平行的細(xì)條形，留存在基板 上的導(dǎo)電金屬氧化物條即為條形底電極3，然后將刻有條形底電極3及其基 板4依次浸入去離子水、丙酮、異丙醇中，分別用超聲波清洗干凈，取出干 燥后為條形底電極板，備用；
B) 將干燥后的條形底電極板置于真空鍍膜機(jī)中熱蒸鍍一層的有機(jī)小分子 層2，再在有機(jī)小分子層表面蒸鍍一層金屬膜后取出；
c)取出后用光刻或蝕刻法將金屬膜相間刻成與條形底電極呈交叉狀的相
互平行的細(xì)長(zhǎng)形金屬條即為條形頂電極1，再依次浸入去離子水、丙酮、異
丙醇中，分別用超聲波清洗干凈，取出干燥后為存儲(chǔ)芯片；
D)將存儲(chǔ)芯片接上引線和封裝后即為電學(xué)存儲(chǔ)器，各條形底電極3與條 形頂電極1交叉點(diǎn)之間的界面上可自發(fā)形成的納米點(diǎn)即為電學(xué)存儲(chǔ)器的各存 儲(chǔ)單元。
為了保證質(zhì)量和便于操作，所述條形底電極3和條形頂電極1的寬度可 選為0. 001-0. 2mm，熱蒸鍍的有機(jī)小分子層2的厚度選為50-500nm，真空鍍膜 機(jī)的蒸鍍速度可選0. 1-10nm/s。
附圖2為本發(fā)明的單層交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器件的電子衍射顯微鏡的 剖面顯微圖。插圖顯示在有機(jī)小分子(AIDCN)與導(dǎo)電金屬氧化物(ITO)的界面上，通過原位生長(zhǎng)的方法形成的直徑約10nm左右的納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)(深色點(diǎn) 狀物)。
圖3給出了本發(fā)明的單層交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器在反向循環(huán)掃描電壓 作用下的I-V電學(xué)特性測(cè)量曲線(掃描速率為100mV/s)圖，電壓從0V掃到 -6V然后再回掃到0V。當(dāng)電壓超過閾值后在相同的電壓處，可以清楚地分辨 出一個(gè)高導(dǎo)狀態(tài)(開狀態(tài)或者"1"狀態(tài))和一個(gè)低導(dǎo)狀態(tài)(關(guān)狀態(tài)或者"0" 狀態(tài))器件的起始導(dǎo)電態(tài)為低導(dǎo)狀態(tài)，電流密度處于10—7—10—5的數(shù)值范圍， 當(dāng)偏壓達(dá)到一個(gè)閾值電壓，該器件中為-l. 6V時(shí)電流密度跳躍到高導(dǎo)狀態(tài)，(圖 3中掃描曲線1)之后當(dāng)偏壓再?gòu)?6V掃回0V，電流密度保持在高導(dǎo)狀態(tài)，并 遵循歐姆定律。如果偏壓再次循環(huán)掃描一次，器件仍然保持在高導(dǎo)狀態(tài)(圖 3中掃描曲線2).當(dāng)加上反向電壓在使用-lV為讀寫電壓時(shí)，可獲得103的開 關(guān)比(即高電流密度值除以低電流密度值)。擦除過程的實(shí)現(xiàn)，即將器件從高 導(dǎo)狀態(tài)返回至低導(dǎo)狀態(tài)，只需反向掃描電壓至約3V.這時(shí)，器件狀態(tài)回歸至 "0"，即加載讀取電壓(-IV)時(shí)通過器件的電流密度處于低數(shù)值狀態(tài)(相同 于掃面曲線l中O- (-1.6V)段曲線)。進(jìn)一步，提高電壓到較高電壓時(shí)可以 使得器件再一次從低電流密度狀態(tài)轉(zhuǎn)變到高電流密度狀態(tài)。因而，器件可多次 重復(fù)寫擦除過程，并保持很好的電學(xué)穩(wěn)定性。這種電流密度-電壓特性體現(xiàn)了 器件的電學(xué)雙穩(wěn)態(tài)性能，并且顯示了其非揮發(fā)性的存儲(chǔ)效應(yīng)。
權(quán)利要求
1、一種單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器，其特征在于包括基板、條形底電極、有機(jī)小分子層和條形頂電極，所述條形底電極鍍?cè)诨迳?，有機(jī)小分子層蒸鍍?cè)跅l形底電極和基板上，條形頂電極與條形底電極呈交叉狀并蒸鍍?cè)谟袡C(jī)小分子層上。
2、 如權(quán)利要求l所述的單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器，其特征在于 基板選用玻璃或硅片或陶片；條形底電極的選用導(dǎo)電金屬氧化物，如氧化銦 錫或摻雜氟的氧化錫或氧化鋅；有機(jī)小分子選用8-羥基喹啉鋁或AIDCN或足 球浠。
3、 權(quán)利1或2所述電學(xué)存貯器的制備方法，其特征在于包括下述步驟A) 制備條形底電極將鍍有導(dǎo)電金屬氧化物層的基板，用光刻或蝕刻法 將基板上的導(dǎo)電金屬氧化物層相間刻成相互平行的細(xì)條形，留存在基板上的 導(dǎo)電金屬氧化物條即為條形底電極，然后將刻有條形底電極及其基板依次浸 入去離子水、丙酮、異丙醇中，分別用超聲波清洗干凈，取出干燥后為條形 底電極板，備用；B) 將干燥后的條形底電極板置于真空鍍膜機(jī)中熱蒸鍍一層的有機(jī)小分子 層，再在有機(jī)小分子層表面蒸鍍一層金屬膜后取出；C) 取出后用光刻或蝕刻法將金屬膜相間刻成與條形底電極呈交叉狀的相 互平行的細(xì)長(zhǎng)形金屬條即為條形頂電極，再依次浸入去離子水、丙酮、異丙 醇中，分別用超聲波清洗干凈，取出干燥后為存儲(chǔ)芯片；D) 將存儲(chǔ)芯片接上引線和封裝后即為電學(xué)存儲(chǔ)器，各條形底電極與條形 頂電極交叉點(diǎn)之間的界面上可自發(fā)形成的納米點(diǎn)即為電學(xué)存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)單 元。
4、 如權(quán)利要求3所述的電學(xué)存貯器的制備方法，其特征在于在所述條形 底電極和條形頂電極的寬度選為0. 001-0. 2mm，熱蒸鍍的有機(jī)小分子層的厚度 選為50-500nm，真空鍍膜機(jī)的蒸鍍速度選為0. 1-10nm/s。
全文摘要
本發(fā)明的單層有機(jī)交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電學(xué)存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)包括基板、條形底電極、有機(jī)小分子層和條形頂電極，所述條形底電極鍍?cè)诨迳希袡C(jī)小分子層蒸鍍?cè)跅l形底電極和基板上，條形頂電極與條形底電極呈交叉狀并蒸鍍?cè)谟袡C(jī)小分子層上。在各條形底電極與條形頂電極交叉點(diǎn)之間的界面上可自發(fā)形成的納米點(diǎn)即為電學(xué)存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)單元。此器件由于是在兩個(gè)電極之間僅有一層功能層的單層有機(jī)存儲(chǔ)器件，所以具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、新穎，而且器件性能優(yōu)良，同時(shí)還具有制備方法簡(jiǎn)易、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G11C16/02GK101593554SQ20091003358
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者毅 施, 曹立強(qiáng), 昀 李, 邱旦峰 申請(qǐng)人:昀 李