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韩国开发出全新光敏有机场效应晶体管存储器

核心提示: 光敏闪存由有机场效应晶体管(OFETs)制成,可利用光照实现数据快速擦除,潜在的应用领域广泛,包括柔性成像电路、红外感应存储器和多比特存储器单元等。

光敏闪存由有机场效应晶体管(OFETs)制成,可利用光照实现数据快速擦除,潜在的应用领域广泛,包括柔性成像电路、红外感应存储器和多比特存储器单元等。近日,韩国汉阳大学和浦项科技大学的研究人员通过对硒化镉量子点悬浮栅进行表面改良,大幅改善了光敏有机场效应晶体管性能,开发出全新光敏有机场效应晶体管存储器。

基于有机场效应晶体管的光擦除存储器是信息传送领域的新兴器件。器件的数据擦除过程一般通过光诱导恢复机制来进行控制,这种恢复机制利用了器件半导体和悬浮栅层界面之间的光电感应电荷传输。

实现光诱导恢复仅需1秒

研究人员利用磷酸正十八酯(ODPA)和全氟化硫醇配体对硒化镉量子点悬浮栅进行了表面修饰,改善了光敏有机场效应晶体管导电沟道与量子点之间的空穴扩散,使器件在低强度光(功率密度约为0.7毫瓦/厘米2)诱导下的恢复时间缩短至1秒。据研究人员透漏,之前他们制作的一些有机场效应晶体管存储器也可以实现低强度光诱导恢复,如利用聚合物/碳60复合材料对悬浮栅表面进行改良的光敏有机场效应晶体管存储器在功率密度仅为0.5毫瓦/厘米2的绿光的诱导下就可以实现有效的恢复,但这些器件的最大问题是数据擦除时间较长,一般要30秒以上,而且在数据读取过程中除了光之外还需要施加额外的破坏性栅压。

利用低强度光实现数据的快速擦除

为了在低强度光诱导下实现数据的快速擦除和非破坏性读取,研究人员需要对光敏有机场效应晶体管的悬浮栅材料进行特殊处理。因为悬浮栅是器件最为关键的部位,负责利用吸收的光产生电荷载流子(电子和空穴),并将载流子转移至晶体管的半导体层。

研究人员解释,本研究利用量子点作悬浮栅比用碳60或其他常见材料要更具优势,因为量子点的光学和电学特性可通过对颗粒大小进行工程处理或增加表面配体进行改善。实验表明,新器件开关电流比高达105,双稳态维持时间超过10000秒,且具有良好的动态开关特性。

迈向商业化

研究人员坚信此项研究工作为光敏悬浮栅材料设计提供了“有价值的制导路线”,全新光敏有机场效应晶体管存储器将在不久的未来实现商业化。研究人员强调此项研究工作首次以将量子点悬浮栅应用于有机场效应晶体管存储器之中,得到的概念验证存储器在运行过程中消耗的能量很少,且可以与高灵敏度光电探测器集成在一起,用于柔性成像、集成传感器和生物医学等技术领域。

现阶段研究人员在器件制作过程中进行有机半导体和源/漏电极材料沉积时所使用的技术需要高度依赖真空环境,这样的过程不但成本高,而且即耗时又复杂,不利于器件的大规模、低成本生产和应用。因此,研究人员将进一步优化器件制作流程,开发基于全溶液环境的器件制作流程。(工业和信息化部电子第一研究所  李铁成)

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责任编辑:实习编辑 臧航