基于高K浮栅的有机非易失性浮栅存储器件研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61271127
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0122.物理电子学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Recently organic flexiable electron devices are extensively investigated due to their low-cost,large area fabrication, flexibility etc. Organic nonvolatile memory is one of the emerging and very important application directions for organic devices. The key problems for its commerical production are high operation voltage and poor long-term stability of the devices. High-K materials are believed to be effetive in reducing their operation voltages. However the high leakage current in the gate insulator layer greatly degraded its long term stability. Therfore to find a high quality insulator layer with high capacitance and low leakage current density is still a big challenge. In this project, we propse high-K materials to replace the conventional Au nanocrytals as the floating gate in the memory device. The advantages of using High-K materials as the floating gate are : 1) It can be used as a flaoting gate to storage charges; 2) It can also be used as a thick insulator layer to drease the leakage current while without degradation of the total gate capacitance density. Therefore devices with low operation voltage and long term stability can be expected. Different high-K floating gate materials with their corrsponding control oxide and tunneling oxides will be fabricated, and their device memory characteristics will be studied comparatively. Through the quantative study on the interfacial structure, band structure among high K floating gate/high k tunneling oxide/organic semiconductor and optimzation of the processing paratemers for film and device fabrication, we will try to clarify those physical mechanisms responsible for their long term stability and discover one to two groups of high K flaoting gate/high K cotrol and tunneling oxides material systems, which can enable the nonvolatile organic memory devices to operate in a low voltage with a long term stability. This project will contribute to provide some useful experimental results and theoretical guidance for the future commercial productions of organic nonvolatile memories.
有机非易失性浮栅存储器目前面临的关键问题是高操作电压和器件的长期稳定性。在器件中引入高K材料作为控制和隧穿层可以有效地降低其工作电压,但栅极漏电流影响了器件的长期稳定性。因此如何获得高电容密度和低漏电流的绝缘栅介质结构是实现其低压稳定工作的一个难题。本项目尝试以高K材料取代金量子点作为器件中电荷存储的浮栅层,其优点是高K浮栅层既可以存储电荷,又可以用作绝缘介质来降低栅极的漏电流。项目拟在有机半导体上制备具有不同介电常数和能带结构的高K浮栅层/高K控制隧穿层体系的器件,理论和实验结合,通过定量表征其不同材料组合体系的电学性能、界面结构和高K浮栅/高K隧穿/有机半导体相互之间的能带结构,优化薄膜材料和器件的制备工艺,力争从实验上确定一至二组同时具有高电容密度和低漏电流的高K浮栅/高K控制隧穿层材料体系,可以使有机非易失性浮栅存储器件低压长期稳定工作,为加速其商业化提供有益的实验结果和理论指导。

结项摘要

电荷俘获型有机浮栅存储器件是一类非常重要的柔性信息存储器件。不仅具有非破坏性读出、集成密度高等目前市场上主流的非易失性存储器产品NAND 闪存的所有优点,而且具备柔性可折叠、大面积制造、低成本等柔性电子器件的优点,是未来非常具有应用前景的一类新型电子器件。虽然经过了近年来的广泛研究,有机浮栅存储器件的商业化生产仍然面临高工作电压和长期稳定性差等诸多挑战。 .项目采用高介电材料来取代金量子点作为有机非易失性浮栅存储器的电荷存储层,以实现低压驱动和高可靠有机薄膜晶体管存储器件。主要开展了如下工作:.1)发展了一种MHOS (Au-HfO2-SiO2-Si)结构电荷俘获型存储器,直接利用HfO2薄膜内的缺陷来俘获和存储电荷,所制备的器件具有非常显著的存储效应和长期可靠性;.2) 采用HfO2/高聚合物驻极体杂化双电荷俘获层体系,制备了高性能的有机存储器件:a) 实现了低压工作(擦写脉冲电压8 V ,宽度<10 ms)。当前绝大部分报道的有机存储器件的工作电压都在数十伏,脉冲宽度大于1s。b) 具有优异长期稳定性。沟道开关电流比经过大于10^4 s保持测试,仍然在2.6×10^4;c) 良好的反复擦写能力。经过2000次反复擦写,器件保持了4.1×10^3的沟道电流开关比;.3) 制备了一种MATS(Metal-Al2O3-TiO2-Al2O3-Silicon)存储器件结构, 展示了优异的电荷存储效应和长期电荷保持能力。利用XPS光电子能谱确定了不同高K材料之间的电子能带结构; .4) 探讨了存储器件中沟道电荷输运对其存储性能的影响。发现少数载流子在沟道中的横向电荷输运对器件存储特性具有非常重要的影响。.5)研究了有机半导体微结构和金属电极/有机半导体界面对有机薄膜晶体管电学特性的影响。发现并五苯的有序度和缺陷密度是影响器件直流和高频响应的重要机制。 .6)基于未来柔性电子的需求,项目也探讨了化学液相法低温制备高介电材料的研究,并成功在柔性衬底上制备了可低压驱动的柔性薄膜晶体管。 .本项目的工作表明,高K栅介质材料作为电荷俘获材料,在未来高性能(低驱动电压、低能耗、高可靠性)有机柔性非易失性存储器件中具有广阔的应用前景。.

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Defect states and charge trapping characteristics of HfO2 films for high performance nonvolatile memory applications
用于高性能非易失性存储器应用的 HfO2 薄膜的缺陷态和电荷捕获特性
  • DOI:
    10.1063/1.4900745
  • 发表时间:
    2014-10-27
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhang, Y.;Shao, Y. Y.;Dai, J. Y.
  • 通讯作者:
    Dai, J. Y.
Inverted organic solar cells using a solution-processed TiO2/CdSe electron transport layer to improve performance
使用溶液处理的 TiO2/CdSe 电子传输层来提高性能的倒置有机太阳能电池
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/49/15/155102
  • 发表时间:
    2016-04-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Ma, Xiaoxiao;Xiong, Zhicheng;Liu, Jun-Ming
  • 通讯作者:
    Liu, Jun-Ming
浮栅型有机非易失性存储器的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    华南师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆旭兵;邵亚云;刘俊明
  • 通讯作者:
    刘俊明
Bi2SiO5 Doping Concentration Effects on the Electrical Properties of SrBi2Ta2O9 Films
Bi2SiO5掺杂浓度对SrBi2Ta2O9薄膜电性能的影响
  • DOI:
    10.1007/s11664-014-3258-3
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Journal of Electronic Materials
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Gao, Xingsen;Lu, Xubing;Liu, J. -M.;Ishiwara, Hiroshi
  • 通讯作者:
    Ishiwara, Hiroshi
Surface Modification on Solution Processable ZrO2 High-k Dielectrics for Low Voltage Operations of Organic Thin Film Transistors
用于有机薄膜晶体管低压运行的可溶液加工 ZrO2 高 k 电介质的表面改性
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.6b03638
  • 发表时间:
    2016-05-12
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    He, Wenqiang;Xu, Wenchao;Liu, J. -M.
  • 通讯作者:
    Liu, J. -M.

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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