新型铁电场效应存储器(FeOFET)关键材料、工艺及机理研究

FeOFET是有机铁电材料（OF）应用于存储器的新思路，它不仅克服传统无机材料FeFET不可避免的漏电问题，而且由于FeOFET具有柔性、大面积生产、工艺简单、能与有机集成电路兼容且成本低等特点，成为目前铁电存储器和聚合物存储器研究中的热点。本项目将通过优化OF和有机半导体（OS）的制备工艺以及器件结构设计，寻求进一步降低操作电压的可行途径。对金属-有机铁电薄膜-有机半导体MOFOS二极管的微观结构、电学特性及M-OF-OS之间的界面效应进行研究，探索有机聚合物能带结构、缺陷、势垒、载流子输运及相关理论，分析OF中的电畤反转动力学机理、电荷迁移及器件性能之间的关系，建立相应理论模型，找到延长保持时间的方法，从而提高存储器性能。在此基础上，实现FeOFET存储器件的制作与测试。本项目的研究将有助于解决FeOFET器件中的一些关键基础问题，为FeOFET存储器性能的提高及未来的实用化奠定基础。

本项目对有机铁电晶体管存储器（简称FeOFET）关键材料的制备工艺、材料特性以及晶体管存储器的集成技术和器件性能进行了较为细致的研究，首先采用旋涂法和有序分子组装（LB法）制备了P(VDF-TrFE)薄膜，通过对其表面形貌、晶粒大小、结晶度等的测试分析，获得了较好的薄膜制备条件，并基于此制备得到电学特性优良的铁电薄膜。采用热蒸发制备了并五苯薄膜，通过工艺参数的优化，获得了良好的薄膜结晶性能和电学特性，并以其作为沟道材料，设计并制备了多种并五苯OFET的背栅晶体管器件。研究了以P(VDF-TrFE)、PVP/P(VDF-TrFE)、PI、SiO2等不同薄膜材料作为栅介质的并五苯OFET的晶体管特性，对不同栅介质材料上淀积并五苯薄膜的微观形貌与特性进行了表征和分析，探索了不同栅介质薄膜对并五苯晶体管的性能影响机制，并基于此对材料和器件结构进行优化设计和制备，获得并实现了具有良好晶体管特性和一定存储功能的FeOFET原型器件。