基于钙钛矿材料的非易失性有机场效应晶体管存储器的研究

Organic nonvolatile field-effect transistor memories（ONVMs）have been considered as one of the most promising next-generation memory devices due to their non-destructive read-out, high storage capacity and good compatibility with flexible substrates. etc. The memory performance can be effectively improved by light-assisted program, but still limited by the low photon conversion efficiency, the high operation voltage and the low program speed, which caused by the high exciton binding energy of organic materials. To address these issues, we will introduce perovskite materials as photosensitive layer to increase the photon absorption and conversion efficiencies, thus improving the memory performance. We will develop perovskite photosensitive layer, study on the film structure and morphology of perovskite photosensitive layer/charge trapping layer, and investigate the memory performance as well as the working principle. A high focus will be placed on the improvement of memory performance and also the exploration of memory mechanism, which will provide technical reserves for the development of the next generation memory devices.

非易失性有机场效应晶体管存储器(ONVMs)具有非破坏性读取、可实现高密度存储、与柔性衬底相兼容等优点，被认为是最具发展潜力的下一代存储器之一。以光调控手段作为信息写入或擦除方式可有效提高ONVMs的存储性能，但由于有机材料较高的激子结合能，器件仍存在光子转换效率低、操作电压高、存储速度慢等问题。为了解决以上问题，本项目提出采用钙钛矿材料作为ONVMs的光敏层，利用钙钛矿材料优异的光电特性，提高ONVMs光子吸收和转化效率，从而提高器件存储性能。本项目从钙钛矿光敏层的设计与制备、钙钛矿光敏层/电荷存储层的结构设计和界面形貌调控、存储性能测试与工作机制分析入手，把提高基于钙钛矿材料的ONVMs性能和阐明器件存储机制作为主要研究内容，从而为下一代有机存储器的开发做出有益的探索和提供技术储备。

非易失性有机场效应晶体管存储器(ONVMs)具有非破坏性读取、可实现高密度存储、与柔性衬底相兼容等优点，被认为是最具发展潜力的下一代存储器之一。以光调控手段作为信息写入或擦除方式可有效提高ONVMs的存储性能，但由于有机材料较高的激子结合能，器件仍存在光子转换效率低、操作电压高、存储速度慢等问题。本项目通过设计2D/3D钙钛矿、PMMA/CsPbBr3/PMMA、CsPbBr3/PS等一系列光敏层，采用溶液法构筑了PbS量子点、TPP-OCH3纳米柱、Cu-CTL纳米片等纳米结构形貌薄膜作为电荷存储层，利用不同波长的光照作为存储器的信息写入或擦除手段，成功制备了光调控高性能有机场效应晶体管存储器，操作电压小于10 V，存储速度达到20 ms，和较高的存储稳定性（维持时间超过104秒）。在此基础上，结合器件性能和相关表征对光调控存储器的存储机制进行了合理的分析，论证了光敏层/电荷存储层中的分子构型、能级匹配、薄膜形貌等是影响存储性能的主要因素。本项目为高性能有机场效应晶体管存储器的研制提供了新策略，并且拓展了其在神经形态硬件领域的应用。