晶体管型存储器驻极体分子设计及分子工程

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驻极体(electret)型有机场效应晶体管(OFET)存储器因其易制备和无破坏读写等优点表现出较好应用前景,但欠佳的器件性能是其发展落后于其他存储器件的原因之一。本文在课题组已有基础上,选用已论证的材料为基础设计新型OFET存储器驻极体电荷捕获层、绝缘层一体化材料。  第一部分工作即通过傅克后修饰在PVK上引入芴基共轭结构,凝胶色谱(GPC)显示后修饰材料P1-P3接入基团数量对咔唑比值为1/6、1/13、1/14;然而PVK、P1-P3正向存储窗口分别为21.95、24.11、35.13、31.34V,证明共轭基团能捕获电子并且共轭长度比共轭数量对电荷捕获的影响更重要。但是较差的维持时间证明PVK并不是好的绝缘材料,同时弱的捕获电荷的能力使得芴基材料不能成为理想的电荷捕获位点。  第二部分设计两组复合驻极体实验,以有机存储和经典驻极体领域常用聚合物PVK、PS、PMMA、PPE为绝缘材料,以SFDBAO和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(PO)为电荷捕获材料,小分子对聚合物掺杂摩尔量为10%,正交实验结果显示PS绝缘性能最优,表现出最好的维持时间;SFDBAO电荷捕获能力最好,与上述各聚合物掺杂时存储窗口依次为-43.9、-16、-11、-17.4V。  第三部分通过偶联反应共价键结合BrPS与SFDBAO制成绝缘层、电荷捕获位点一体化分子,元素分析显示SFDBAO接入摩尔量为5%;一体化材料表现出-27.6V的负向窗口,开关比4.2×104,25次读写擦无明显衰减;比PS/SFDBAO掺杂体系10%掺杂时最好的窗口-16V增加了69%,开关比增加近1倍。说明驻极体一体化分子工程是发展先进晶体管存储器的新策略。
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