CZ32526U1 - Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element - Google Patents
Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element Download PDFInfo
- Publication number
- CZ32526U1 CZ32526U1 CZ2018-35650U CZ201835650U CZ32526U1 CZ 32526 U1 CZ32526 U1 CZ 32526U1 CZ 201835650 U CZ201835650 U CZ 201835650U CZ 32526 U1 CZ32526 U1 CZ 32526U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- memory element
- active layer
- layer
- resistive memory
- rewritable electronic
- Prior art date
Links
- 230000015654 memory Effects 0.000 title claims description 61
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- -1 2-octyldodecyl Chemical group 0.000 claims description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 claims description 4
- FYNROBRQIVCIQF-UHFFFAOYSA-N pyrrolo[3,2-b]pyrrole-5,6-dione Chemical class C1=CN=C2C(=O)C(=O)N=C21 FYNROBRQIVCIQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 125000006176 2-ethylbutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(C([H])([H])*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 125000000175 2-thienyl group Chemical group S1C([*])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- LYYCSAPNOLZBPK-UHFFFAOYSA-N C(C)N(C(CC1=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)C)CC Chemical group C(C)N(C(CC1=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)C)CC LYYCSAPNOLZBPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 claims 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 62
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 29
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 6
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 5
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 3
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSASVXMJTNOKOY-UHFFFAOYSA-N chlorobutanol Chemical compound CC(C)(O)C(Cl)(Cl)Cl OSASVXMJTNOKOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001082241 Lythrum hyssopifolia Species 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229960004926 chlorobutanol Drugs 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 229940117389 dichlorobenzene Drugs 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- JXBPSENIJJPTCI-UHFFFAOYSA-N ethyl cyanate Chemical group CCOC#N JXBPSENIJJPTCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012776 robust process Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- NMFKEMBATXKZSP-UHFFFAOYSA-N thieno[3,2-b]thiophene Chemical compound S1C=CC2=C1C=CS2.S1C=CC2=C1C=CS2 NMFKEMBATXKZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.
Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element
Oblast techniky
Technické řešení se týká přepisovatelného elektronického rezistivního paměťového elementu.
Dosavadní stav techniky
Organická elektronika je rychle se rozvíjející odvětví, které rozšiřuje uplatnění elektroniky i do oblastí, ve kterých současné technologie nejsou dobře aplikovatelné. Umožňuje využití tiskových metod při výrobě elektronických obvodů včetně elektronických komponent a přináší možnost výroby levné velkoplošné elektroniky na flexibilních substrátech, např. na polymemích foliích, papíru nebo textilních materiálech. Kromě organických tranzistorů, světlo-emitujících diod, fotovoltaických článků, jejichž vývoj již dosahuje aplikační úrovně, jsou pro většinu elektronických obvodů potřeba také paměti, ať už nepřepisovatelné nebo přepisovatelné Tyto paměti musí být vyrobitelné stejnými nebo kompatibilními technologiemi jako ostatní elektronické prvky elektrického obvodu, tedy v tomto případě tiskem.
V současnosti jsou paměťové prvky řešeny především formou klopných obvodů, které v případě tištěné organické elektroniky využívají jako spínací prvky organické tranzistory řízené elektrickým polem. Alternativou jsou tranzistory s plovoucí elektrodou, ve kterých je paměťového efektu dosahováno nabíjením metalické vrstvy. Tato řešení využívající tranzistory jsou však pro levné aplikace připravované tiskovými technikami značné komplikovaná, jelikož se jedná o tříelektrodové elektronické systémy. Zejména pro aplikace v tištěných radiofirekvenčních identifikačních štítcích využitelných pro identifikaci výrobků ve skladovém hospodářství, automatizaci výroby nebo pro bezpečnostní aplikace je stávající řešení založené na organických tranzistorech nevýhodné. Proto se současný vývoj pamětí pro organickou elektroniku stále více zaměřuje na rezistivní přepisovatelné paměti (ReRAM), tvořené jednoduššími sendvičovými strukturami, které pracují pouze se dvěma elektrodami. U tohoto typu pamětí je rozlišení stavu logické 0 a logické 1 docilováno změnou elektrického odporu paměťového prvku při určitých hodnotách přiloženého elektrického napětí. Rezistivní paměti mají jednoduchou vrstevnatou strukturu, ve které je aktivní polovodičová vrstva většinou zpolymemího nebo kompozitního materiálu nanesena na spodní elektrodu z elektricky vodivého materiálu (Al, Au, Cu, P- nebo Ndotovaný Si, případně průhledná elektroda z oxidu india a cínu, ITO) a poté opatřena vrchní Al elektrodou nanášenou vakuovou depozicí nebo katodovým naprašováním. Pro použití v organické elektronice jsou elektrody tištěny ve formě vodivých past nebo vodivých inkoustů, spodní elektroda může být vrstva ITO na flexibilním polymemím substrátu. Paměťová funkce je založena na elektrické bistabilitě prvku, která se projevuje změnou elektrické vodivosti aktivní polovodivé vrstvy při změně elektrického napětí. Tato změna může být způsobena různými fyzikálními procesy: změnou fáze nebo konformace organického materiálu, přenosem náboje mezi dvěma materiály v kompozitní vrstvě nebo redoxní reakcí s vytvářením elektricky vodivých filamentů. Paměť může být do elektronického obvodu integrována jako multiplexní elektrodové pole, v němž je každý paměťový prvek jednoznačně definován svými souřadnicemi. Tyto paměti lze též vrstvit do třídimenzionálních paměťových struktur.
Výše popsaná řešení rezistivních pamětí jsou většinou na bázi anorganických materiálů a zatím nesplňují požadavky na průmyslově robustní postup tiskového nanášení aktivních polovodivých vrstev na flexibilní substrát tak, aby bylo možno dané systémy vyrábět v kontinuálním režimu z role na roli (R2R), který přináší výrazné snížení nákladů na technologii výroby. Popisované systémy je povětšinou nutné nanášet vakuovým napařováním či sublimací, nebo jsou nanášeny z prekurzoru s následným zpracováním při vyšších teplotách. U stávajících paměťových struktur z rozpustných organických materiálů vhodných pro nanášení tiskem jsou změny jejich odporu často nereprodukovatelné nebo použité organické polovodivé materiály jsou dlouhodobě
- 1 CZ 32526 Ul nestabilní.
Úkolem technického řešení je proto vytvoření takového přepisovatelného elektronického rezistivního paměťového elementu, který by byl vytvořen z vrstev organických polovodičů kombinujících materiály vhodné pro transport elektronů a transport kladných elektronových děr, který by vykazoval odpovídající chemickou stabilitu a schopnost vytvářet kompaktní tenké vrstvy prosté defektů, a u kterého by bylo eliminováno nebezpečí jeho zkratování při depozici vrchní elektrody i při cyklování přiloženým napětím.
Podstata technického řešení
Vytčený úkol je vyřešen pomocí přepisovatelného elektronického rezistivního paměťového elementu podle tohoto technického řešení. Tento paměťový element je tvořen vícevrstevnou strukturou zahrnující alespoň jednu spodní elektrodu z elektricky vodivého materiálu uspořádanou na nosném substrátu, na které je uspořádaná alespoň jedna aktivní vrstva z polymemího materiálu, na které je dále uspořádána alespoň jedna svrchní elektroda z elektricky vodivého materiálu.
Podstata technického řešení spočívá v tom, že spodní elektroda je tvořena vrstvou cínem dopovaného oxidu india neboli ITO, která je nanesena na nosný substrát ve formě nosné rigidní či flexibilní podložky pro injektování kladně nabitých elektronových děr, tudíž s velkou výstupní prací. Aktivní vrstva obsahuje směs organických polovodičů na bázi diketo-pyrrolo -pyrrolu pro transport kladných elektronových děr a na bázi perylénu pro transport elektronů a svrchní elektroda je tvořena vrstvou hliníku nebo jiného kovu s nízkou výstupní prací pro injektování elektronů. Aktivní vrstva paměťového elementu je tvořena směsí dvou polovodivých organických látek, jako např. polymeru, oligomeru či nízkomolekulámího organického materiálu vhodného pro transport kladných nábojů, resp. děr a nízkomolekulámího organického materiálu schopného transportovat elektrony. Oba typy materiálů organických polovodičů musí být rozpustné ve vodě nebo polárním nebo nepolárním rozpouštědle. Materiály současně vykazují odpovídající chemickou stabilitu a schopnost vytvářet kompaktní tenké vrstvy prosté defektů. Takto je eliminováno nebezpečí zkratování rezistivního paměťového elementu při depozici svrchní elektrody i při cyklování přiloženým napětím. Aktivní vrstvu je možno připravit pomocí standardních nánosovacích technik - slot die, dip coating, spin coating, nebo tiskových technik jako je sítotisk, flexotisk, inkjet apod.
V daném uspořádání jsou vhodné materiály pro transport kladných elektronových děr polymemí organické materiály na bázi diketo-pyrrolo-pyrrolu, především poly[2,5-(2-ethylbutyl)-3,6diketopyrrolopyrrole-alt-5,5-(2,5-dithiophene)] neboli DPP2T2T se strukturním vzorcem:
nebo poly[2,5-(2-octyldodecyl)-3,6-diketopyrrolopyrrole-alt-5,5-(2,5-di(thien-2-yl)thieno [3,2bjthiophene)] neboli DPPDTT se strukturním vzorcem:
-2CZ 32526 U1
C
Jako organický polovodič na bázi perylénu pro transport elektronů je použit 2diethylaminopropyl perylén neboli Per-2DEAPA se strukturním vzorcem:
Podstata paměťového efektu u tohoto řešení paměťového elementu třívrstvé struktury spočívá v ovlivnění transportu volného náboje, a tím elektrického odporu rezistivního paměťového prvku prostorovým nábojem vytvořeným při určité hodnotě přiloženého elektrického napětí přenosem náboje mezi polymerem s nízkým ionizačním potenciálem a nízkomolekulámí složkou s vysokou hodnotou elektronové afinity. U třívrstvého paměťového elementu působením napěťového pulsu +3 až +5 V dojde ke snížení odporu prvku měřeného při napětí +0,5 V faktorem 2,5. Tento stav představuje hodnotu logická „1“. Následným přiložením napěťového pulsu -3 až -5 V lze změnit zápis zpět na stav logická „0“, který představuje stav, při kterém je při čtecím napětí +0,5 V odpor prvku 2,5 krát vyšší.
Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle tohoto technického řešení lze též uspořádat jako vícevrstvou strukturu s vrstvou dielektrika uspořádanou v aktivní vrstvě tak, že je rozdělena na horní aktivní vrstvu a dolní aktivní vrstvu, mezi kterými je uspořádána vrstva dielektrika. Na transportní dolní aktivní vrstvu ze směsi organického polovodiče je nanesena tenká vrstva polymemího dielektrika obsahujícího skupiny s velkým permanentním dipólem a kovové nanočástice zlata nebo stříbra. Vhodným polymerem je např. póly [2kyanoethyl(vinyl)éter] neboli CEPVA, který má vysokou hodnotu dielektrické konstanty z důvodu obsahu kyanoethyléterových skupin, které mají velký dipólový moment dosahující hodnot 12xlO'30 C m, a které jsou navíc volně pohyblivé již při pokojové teplotě. Uváděné hodnoty relativní permitivity ε' polymeru CEPVA se pohybují kolem hodnoty 15 při frekvenci 1 kHz při pokojové teplotě. Tato vysoká hodnota dielektrické konstanty je způsobena orientační polarizací kyanoethyléterových skupin. V popisovaném řešení nanočástice zlata nebo stříbra jsou buď deponovány ve vrstvě na povrch dielektrické vrstvy, nebo jsou přimíchány do objemu dielektrika. Dielektrická vrstva s kovovými nanočásticemi je překryta transportní horní aktivní vrstvou ze směsi organického polovodiče a svrchní elektrodou schopnou injektovat elektrony, např. z hliníku AI. Toto řešení je výhodnější z hlediska kvality paměťového efektu, zejména rozdílu elektrického odporu ve stavu logická „1“ a „0“, persistence logického stavu a reprodukovatelnosti při cyklování mezi stavy logická „1“ a „0“. Podstata tohoto řešení je ve stabilizaci prostorového náboje interakcí nosičů náboje s polárními skupinami polymemího dielektrika. Při určitém napětí, řádově 5 V dojde k přenosu náboje z nábojově transportní dolní aktivní vrstvy na kovové nanočástice umístěné ve vrstvě dielektrika. Takto vytvořený prostorový náboj je stabilizován orientační polarizací dipolámích skupin dielektrika. Přiložením opačného napětí se efekt prostorového náboje vyruší. V tomto vícevrstvém řešení může být paměťový element s výhodou připraven laminováním dvou polyethylentereftalátových neboli PET nebo polyethylennaftalenových neboli PEN folií, z nichž jedna je s vodivou vrstvou ITO s nanesenou transportní vrstvou překrytou vrstvou kompozitního dielektrika CEPVA s nanočásticemi zlata Au
CZ 32526 Ul a druhá metalizovaná AI vodivou vrstvou s nanesenou transportní vrstvou překrytou vrstvou kompozitního dielektrika CEPVA s Au nanočásticemi. Nízká teplota skelného přechodu polymeru CEPVA umožňuje slinutí obou vrstev CEPVA a přípravu kompaktní sendvičové struktury.
Objasnění výkresů
Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 znázorňuje svislý řez paměťového elementu se spodní elektrodou, aktivní vrstvou a svrchní elektrodou, obr. 2 znázorňuje svislý řez paměťového elementu se spodní elektrodou, dolní aktivní vrstvou, vrstvou dielektrika, horní aktivní vrstvou a svrchní elektrodou, obr. 3 znázorňuje příklad funkce realizované paměťovým elementem dle obr. 1, obr. 4 znázorňuje cyklování čtecího, zápisového a mazacího cyklu realizované paměťovým elementem dle obr. 1, obr. 5 znázorňuje příklad funkce realizované paměťovým elementem dle obr. 2, obr. 6 znázorňuje cyklování čtecího, zápisového a mazacího cyklu realizované paměťovým elementem dle obr. 2.
Příklad uskutečnění technického řešení
Příklad 1 - paměťový element s aktivní vrstvou na bázi směsi DPPDTT a Per-2DEAPA
V příkladu 1 byl použit následující postup přípravy paměťového elementu 1:
1) Skleněný nosný substrát 3 s povrchovou elektricky vodivou vrstvou ITO spodní elektrody 2 byl standardně čištěn sonikací po řadě v detergentu, destilované vodě, chloroformu acetonu a isopropanolu, v každém rozpouštědle po dobu 15 minut. Následně byl nosný substrát 3 sušen v proudu dusíku.
2) Byl připraven 0,5% roztok DPPDTT v dichlorbenzenu a 1% roztok Per-2DEAPA v chloroformu. Oba roztoky byly připraveny pomalým rozpouštěním v příslušném rozpouštědle při pokojové teplotě za stálého míchání po dobu 72 hodin. Oba roztoky byly těsně před nanášením aktivní vrstvy 4 smíchány tak, že hmotnostní poměr DPPDTT a Per2DEAPA byl 4:1. Vzniklý roztok dále označen jako Roztok A. Alternativně lze použít v roztoku A jako děrově transportní materiál polymer DPP2T2T.
3) Těsně před nanášením organických polovodičů, tedy aktivních vrstev 4 byl nosný substrát 3 zahřát na 120 °C po dobu 1 hodiny a čištěn v ozonové atmosféře po dobu 20 minut.
4) Na takto připravený nosný substrát 3 byla nanesena transportní aktivní vrstva 4 Roztoku A rotačním nanášením rychlostí 1000 otáček/ min. - metoda spin coating. Tloušťka transportní aktivní vrstvy 4 byla 50 nm měřena hrotovým profilometrem.
5) Nanesená aktivní vrstva 4 byla sušena ve vakuu při 70 °C po dobu 4 hodin.
-4CZ 32526 U1
6) Svrchní elektroda 5 z AI o tloušťce 80 nm byla nanesena vakuovým naparováním.
Elektrické charakteristiky připraveného paměťového elementu 1 byly měřeny v sériovém zapojení vzorku, stejnosměrného zdroje napětí a ampérometru. V použitém zapojení byla AI svrchní elektroda 5 uzemněna.
Příklad elektrických charakteristik připraveného paměťového elementu je uveden na obr. 3 a 4. Napětí pro změnu stavu na stav logická 1 bylo UOn = +5 V, pro překlopení do stavu logická 0 bylo použito napětí UOff -5 V. Změna stavu byla prováděna pulzy v trvání 80 s (mazací puls) a 60 s (zápis). Čtecí napětí bylo Uread = +θ·5 V. Paměťový element 1 prokazatelně vykazoval hysterezi voltampérových charakteristik s maximálním poměrem odporu mezi stavy logická 0 a logická 1 faktorem minimálně 2,5, a dobrou opakovatelnost během minimálně 10 cyklů mezi stavy logická 1 a 0, avšak kratší persistencí stavu logická 1. Paměťový element 1 s děrovým transportním polymerem DPP2T2T vykazuje podobné charakteristiky. Na obr. 3 je znázorněn příklad funkce realizované paměťovým elementem 1 ITO/DPPDTT: Per-2DEAPA/Al. Persistence stavu logická 1 po přechodu ze stavu logická 0, Uw = + 5 V, UE = - 5 V, UR = 0.5 V. R - čtení, W - zápis, E - mazání paměti. Na obr. 4 je znázorněno cyklování čtecího, zápisového a mazacího cyklu realizované paměťovým elementem 1 ITO/DPPDTT:Per-2DEAPA/Al. Uw = + 5 V, UE = - 5 V , Ur = + 0.5 V. R - čtení, W - zápis, E - mazání paměti
Příklad 2 - paměťový element s transportními aktivními vrstvami ze směsi DPPDTT a Per2DEAPA s vrstvou dielektrika CEPVA obsahující Au nanočástice připravené laserovou ablací v ethanolu.
V příkladu 2 byl použit následující postup přípravy paměťového elementu 1:
1) Skleněný nosný substrát 3 s vodivou vrstvou ITO byl standardně čištěn podle popisu v bodě
1) v příkladu 1
2) Byl připraven roztok A podle bodu 2) v příkladu 1.
3) Byl připraven 5% roztok CEPVA rozpuštěním v 2-methoxyethanolu.
4) Byl připraven organosol Au nanočástic o průměrné velikosti 8 nm pomocí laserové ablace laserovými pulsy o vlnové délce 800 nm a délce pulzu 50 fs s opakovači frekvencí 1 kHz v ethanolu.
5) 2 ml roztoku připraveného dle bodu 3) byly smíchány se 2 ml roztoku připraveného podle bodu 4). Po smíchání vznikl precipitát ve formě gelu. Po odsání rozpouštědel byl gel následně rozpuštěn ve 2 ml acetonu. Vzniklý roztok dále označen jako Roztok B.
6) Těsně před nanášením organických vrstev, tedy dolní aktivní vrstvy 4' a horní aktivní vrstvy 4”, a dielektrické vrstvy 6 byl nosný substrát 3 zahřát na 120 °C po dobu 1 hodiny a čištěn v ozonové atmosféře po dobu 20 minut.
7) Na takto připravený nosný substrát 3 byla postupně nanesena transportní dolní aktivní vrstva 4' směsi DPPDTT a Per-2DEAPA z Roztoku A rotačním nanášením při 1000 otáček/ min, vrstva 6 dielektrika z kompozitu CEPVA s Au nanočásticemi z Roztoku B při rychlosti 3000 otáček/ min a transportní horní aktivní vrstva 4” směsi DPPDTT a Per-2DEAPA z Roztoku A rotačním nanášením při 1000 otáček/ min. Po každé nanesené vrstvě, tedy dolní aktivní vrstvě 4', vrstvě 6 dielektrika a horní aktivní vrstvě 4” a před nanášením svrchní elektrody 5 byl paměťový element 1 sušen ve vakuu při 70 °C po dobu 4 hodin. Tloušťka každé transportní aktivní vrstvy, tedy horní aktivní vrstvy 4” a dolní aktivní vrstvy 4' byla 40 nm, tloušťka kompozitní vrstvy 6 dielektrika byla 30 nm.
-5 CZ 32526 U1
8) Svrchní elektroda 5 AI o tloušťce 80 nm byla nanesena vakuovým napařováním.
Elektrické charakteristiky připraveného paměťového elementu 1 byly měřeny v sériovém zapojení vzorku, stejnosměrného zdroje napětí a ampérometru. V použitém zapojení byla AI svrchní elektroda 5 uzemněna.
Příklady elektrických charakteristik připraveného paměťového elementu jsou uvedeny na obr. 5 a
6. Napětí pro změnu stavu na stav logická 1 bylo UOn = +5 V, pro překlopení do stavu logická 0 bylo použito napětí UOff -5 V. Změna stavu byla prováděna pulzy v trvání 60 s. Čtecí napětí bylo Uread = +0.5 V. Paměťový element 1 prokazatelně vykazoval hysterezi voltampérových charakteristik s maximálním poměrem odporu mezi stavy logická 0 a logická 1 řádu 103, dobrou opakovatelnost během 40 cyklů mezi stavy logická 1 a 0 a persistenci stavů logická 1 a 0 po dobu 3000 s, přičemž pokles čtecího proudu ve stavu logická 1 během permanentně přiloženého čtecího napětí Uread =+0.5 V po dobu 3 000 s byl cca 50 %. Na obr. 5 je znázorněn příklad funkce realizované paměťovým elementem 1 ITO/DPPDTT: Per-2DEAPA/CEPVA : Au NP/DPPDTT: Per-2DEAPA /AI. Nahoře - persistence stavu logická 1 po přechodu ze stavu logická 0, dole persistence stavu logická 0 po přechodu ze stavu 1. Uw = + 5 V, UE = - 5 V, UR = - 0.5 V. R čtení, W - zápis, E - mazání paměti. Na obr. 6 je znázorněno cyklování čtecího, zápisového a mazacího cyklu paměťového elementu 1 ITO/DPPDTT:Per-2DEAPA/CEPVA:AuNP/DPPDTT: Per-2DEAPA /AI. Uw = + 5 V, UE = - 5 V , UR = + 0.5 V. R - čtení, W - zápis, E - mazání paměti
Průmyslová využitelnost
Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle tohoto technického řešení lze využít zejména jako součást jednoduchých přepisovatelných pamětí s nízkými nároky na rychlost zápisu a změnu logického stavu.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (7)
1. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element (1), tvořený vícevrstevnou strukturou zahrnující alespoň jednu spodní elektrodu (2) z elektricky vodivého materiálu uspořádanou na nosném substrátu (3), na které je uspořádaná alespoň jedna aktivní vrstva (4) z polymemího materiálu, na které je dále uspořádána alespoň jedna svrchní elektroda (5) z elektricky vodivého materiálu, vyznačující se tím, že spodní elektroda (2) je tvořena vrstvou cínem dopovaného oxidu india pro injektování kladných elektronových děr, aktivní vrstva (4) obsahuje směs organických polovodičů na bázi derivátů diketo-pyrrolo-pyrrolu pro transport kladných elektronových děr a na bázi derivátů perylénu pro transport elektronů a svrchní elektroda (5) je tvořena vrstvou hliníku pro injektování elektronů.
2. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje vrstvu (6) polymemího dielektrika tvořeného směsí poly[2kyanoethyl(vinyl)éteru] a nanočástic zlata nebo stříbra o velikosti 5 až 20 nm uspořádanou mezi horní aktivní vrstvou (4 ' ) a dolní aktivní vrstvou (4').
3. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že organické polovodiče na bázi diketo-pyrrolo-pyrrolu jsou poly[2,5-(2ethylbutyl)-3,6-diketopyrrolopyrrole-alt-5,5-(2,5-dithiophene)] nebo poly[2,5-(2-octyldodecyl)3,6-diketopyrrolopyrrole-alt-5,5-(2,5-di(thien-2-yl)thieno [3,2-b]thiophene)j.
-6CZ 32526 U1
4. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že organický polovodič na bázi perylénu je 2-diethylaminopropyl perylén.
5. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle některého z nároků 1 až 4, 5 vyznačující se tím, že aktivní vrstva (4) má tloušťku 20 až 200 nm, nebo horní aktivní vrstva (4) má tloušťku 20 až 200 nm a dolní aktivní vrstva (4') má tloušťku 20 až 200 nm a vrstva (6) polymemího dielektrika má tloušťku 20 až 100 nm.
6. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle některého z nároků 1 až 5, ío vyznačující se tím, že vrstva cínem dopovaného oxidu india pro kladné injektování elektronových děr spodní elektrody (2) má tloušťku 50 až 150 nm.
7. Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že vrstva hliníku pro injektování elektronů svrchní elektrody (5) má tloušťku
15 50 až 150 nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35650U CZ32526U1 (cs) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35650U CZ32526U1 (cs) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ32526U1 true CZ32526U1 (cs) | 2019-01-30 |
Family
ID=65270421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35650U CZ32526U1 (cs) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ32526U1 (cs) |
-
2018
- 2018-11-22 CZ CZ2018-35650U patent/CZ32526U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Synthesis and nonvolatile memory behaviors of dioxatetraazapentacene derivatives | |
| JP4328909B2 (ja) | 導電性ポリマーを用いる薄膜キャパシタ | |
| JP2004532292A (ja) | 溶媒交換法により製造される組成物及びその用途 | |
| JP2002511606A (ja) | 有機系電界効果トランジスタを用いる電子ディスプレイ | |
| CN102449703B (zh) | 可切换的电子器件以及切换所述器件的方法 | |
| WO2014042449A2 (ko) | 광흡수 구조체가 구비된 태양전지 | |
| EP3451399B1 (en) | Organic electronic element and method for manufacturing same | |
| Ronnasi et al. | Chitosan based dielectrics for use in single walled carbon nanotube-based thin film transistors | |
| CN108701768B (zh) | 有机半导体组合物及包含其的有机薄膜、与其用途 | |
| CN108496251A (zh) | 微小开关及使用其的电子设备 | |
| US20110048508A1 (en) | Doping of Carbon Nanotube Films for the Fabrication of Transparent Electrodes | |
| KR101221789B1 (ko) | 유기 메모리 소자 및 그의 제조방법 | |
| PT103998B (pt) | Dispositivos electrónicos e optoelectrónicos de efeito de campo compreendendo camadas de fibras naturais, sintéticas ou mistas e respectivo processo de fabrico | |
| KR101973008B1 (ko) | 유기 전자 소자 및 이의 제조 방법 | |
| CN105789441A (zh) | 一种有机双功能器件及其制备方法 | |
| CZ32526U1 (cs) | Přepisovatelný elektronický rezistivní paměťový element | |
| JP4254228B2 (ja) | スイッチング素子及びその製造方法 | |
| US9024298B2 (en) | Encapsulation layer for electronic devices | |
| WO2009013291A2 (en) | Field effect elements | |
| KR101206605B1 (ko) | 유기 메모리 소자 및 그의 제조방법 | |
| EP1798732A1 (en) | Ferroelectric passive memory cell, device and method of manufacture thereof. | |
| CN103618046B (zh) | 石墨烯量子点/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)材料的存储器件及制备 | |
| Salaoru et al. | Memory devices based on small organic molecules donor-acceptor system | |
| KR101163940B1 (ko) | 금속 나노 입자를 함유한 전도성 고분자 전극 형성 방법 및 전극 물질 | |
| Salaoru et al. | Materials and challenges of 3D printing of emerging memory devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20190130 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20221122 |