基于有机铁电材料的存储器特性研究

目前,以PVDF及其共聚物P(VDF-TrFE)为代表的高分子有机铁电材料受到了人们的极大关注。它解决了长期存在于无机铁电材料存储器件中的界面问题,克服许多存在于无机半导体工业中的工艺问题,大大简化了工艺步骤。通过它制成的有机场效应晶体管(FeFETs)具有非破坏性读取、数据保持能力强、尺寸小可反复擦写、操作电压低和编程时间短等优点。此外,该存储器件还可以用在柔性衬底、身份标签等简单电路中,因此具有良好的应用前景。本论文的研究目的在于探索有机铁电材料存储器件的特性,以期对目前的实验工作有所指导。主要工作分为三个部分：1、建立了适合于有机铁电材料极化特性的极化模型,并通过将数值模拟结果和实验结果的比较验证了模型的适用性。2、利用该模型对金属-有机铁电薄膜-金属(MFM)结构的电容进行了分析,并结合有机半导体电荷输运中的有效输运跃迁能量模型和Poole-Frenkel迁移率模型,研究了金属-有机铁电薄膜-半导体(MFS)异质结构和FeFET的存储特性。使用铝电极能使MFM结构电容和MFS异质结构的存储窗口增大,但会使FeFET的开关比率减小；有机半导体处于反型状态时,不能作为FeFET存储应用。3、研究了共聚物P(VDF-TrFE)不同溶液配比下的极化特性和相应的MFM结构电容、MFS异质结构、FeFET的存储特性,发现了存储特性随共聚物P(VDF-TrFE)中VDF比例变化的规律。有机铁电材料具有良好的极化性能,利用这种特性制成的存储器件具有良好的存储特性。