一、有机场效应晶体管存储器的研究历程及意义

微电子学和光电子学是以通信和计算机技术为核心的现代信息技术的基础。在对各种信息进行采集、存储、处理、传输和显示的过程中当前以硅集成电路为代表的传统无机电子学即将达到其发展的极限。虽然硅集成电路的器件的尺度不断打破新低，但是受限于量子效应，芯片的微型化正面临巨大的障碍。有机电子学的诞生为解决这一难题提供了一种可能。

有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors，OFETs)是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。和传统的无机半导体器件相比，由于其可应用于生产大面积柔性设备而被人们广泛的研究，在有机发光、有机光探测器、有机太阳能电池、压力传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。

诺贝尔化学奖得主 A. J. Heeger 和 H. Shirakawa 等人在 1977 年发现聚乙炔膜可以通过掺杂由绝缘体变为导体。这个杰出的工作开启了一门被称为有机电子学的学科，一股有机和聚合物半导体材料的研究热潮由此掀起。发展至今，有机电子学已在显示,照明、传感、存储等诸多领域取得显著进展。

自1986年报道第一个有机场效应晶体管(OFET)以来，OFET研究得到快速发展，并取得重大突破。由于OFET具有以下突出特点而受到研究人员的高度重视：材料来源广，工作电压低，可与柔性衬底兼容，适合低温加工，适合大批量生产和低成本，可溶液加工成膜 等。从使用共轭低聚物成功地制造出第一个有机场效应晶体管，到全有机全溶液加工的光电晶体管的诞生 ,这些突破性进展对有机半导体材料的发展无论从理论上还是工业生产上都起到了巨大的推动作用。

尽管当前有很多高性能存储器被报道，但是该领域仍然面临不少挑战。例如，存储器操作的稳定性较差、偏高的操作电压、有限的维持时间、较慢的擦写速度都与实际应用的要求有很大的距离。同时，器件的存储机理还需要进一步明确，弄清存储机理对器件的设计将有非常重要的指导意义。

有机场效应晶体管存储器与传统的基于无机的半导体的非易失性存储器一样，是三端口的基于场效应晶体管的存储器件。有机场效应晶体存储器的制备工艺较有机电双稳态器件复杂，但因其具有无损坏读出、与互补集成电路体系结构兼容以及可以用单晶体管实现等优点，并且有效避免了有机电双稳态器件在集成的时候很难解决的串流问题（sneak current problem），在产业化应用方面具有很大的优势。

二、文献调研综述

存储器可以分为两个大类：易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器需要在外部电源持续刷新的情况下才能保持所存的信息，一旦系统关闭即会失去所有数据。大多数的随机访问存储器（RAM）都属于易失性存储器。我们所研究的有机场效应晶体管存储器一般属于非易失性存储器，在外界停止供电的情况下，还能在相当长的时间内保持数据。根据结构和存储机理的不同，有机场效应晶体管又可以分为电介体型存储器、浮栅型存储器和铁电型存储器。电介体型有机场效应晶体管存储器和浮栅型有机场效应晶体管存储器在外加栅压作用下，电荷从半导体层转移到电介体层或者浮栅层，从而改变晶体管的阈值电压，产生两个或多个不同的状态，实现信息的存储。因此这两种存储器又被称为电荷储存型有机场效应晶体管存储器。铁电型有机场效应晶体管存储器利用铁电材料在电场的作用下，改变极化方向，从而改变晶体管的绝缘层电容和阈值电压 ，产生两个不同的状态，实现信息的存储。目前有很多高性能的铁电型有机场效应管存储器的报道，但是性能优异的铁电聚合物较难获得，所以现在的关注点暂时集中于研究电荷储存型有机场效应晶体管存储器。

有机场效应晶体管可以分为顶栅顶接触、顶栅底接触、底栅顶接触、底栅底接触等四种结构类型。研究表明，因为顶接触结构源、漏电极与有机半导体层之间的接触面积更大，且有机半导体层的膜均匀性更好，所以采用顶接触结构的有机场效应晶体管有更小的接触电阻。本文中所制备的有机场效应晶体管都是底栅顶接触的，即栅极在导电沟道的下方，源漏电极在导电沟道的上方。图 是器件结构示意图。根据半导体层性质不同，有机场效应晶体管还可以分为 p 型晶体管和n 型晶体管。如果半导体层传输的是空穴，例如并五苯，则称之为 p 型有机场效应晶体管。如果半导体层传输的是电子，如氟化酞菁铜，则称之为 n 型有机场效应晶体管。