【摘 要】
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大容量信息时代的兴起使得信息技术变成社交生活中不可或缺的一部分。其中,存储器作为信息存储、信息传输和信息交流的载体更是融入到人类社会的各个领域。与此同时,随着电子器件集成度的不断提高和柔性智能设备的不断发展,传统的浮栅非易失性光电晶体管存储器正面临着前所未有的挑战。因此,研究具备信息存储密度高、编程速度快、耐久性好、工作电压低的新型柔性非易失性存储器具有重要的意义。本论文以基于In P@Zn S核
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大容量信息时代的兴起使得信息技术变成社交生活中不可或缺的一部分。其中,存储器作为信息存储、信息传输和信息交流的载体更是融入到人类社会的各个领域。与此同时,随着电子器件集成度的不断提高和柔性智能设备的不断发展,传统的浮栅非易失性光电晶体管存储器正面临着前所未有的挑战。因此,研究具备信息存储密度高、编程速度快、耐久性好、工作电压低的新型柔性非易失性存储器具有重要的意义。本论文以基于In P@Zn S核壳量子点（quantums dots,QDs）的浮栅非易失性光电晶体管存储器为主要研究对象,系统性地表征了该存储器的存储特性、数据保持特性和循环擦写特性,并对器件的存储机理进行了理论分析,验证了半导体核壳型量子点在浮栅存储器中的巨大优势。在此基础上,通过研究三元弛豫铁电聚合物聚（偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯）（Poly（vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene）,P（VDF-Tr FE-CFE））,这种有机铁电高介电常数材料对薄膜晶体管相关性能的影响,将有机高介电常数材料引入浮栅存储器当中,实现了非易失性存储器的低压编程操作,满足了柔性设备的需求。主要内容如下:首先分别将In P@Zn S QDs和Au@Si O2 QDs作为电荷捕获层应用到浮栅晶体管存储器当中进行一系列的对比研究和存储机理的分析。研究结果表明:In P@Zn S QDs器件具备快速编程的能力,其写入脉冲宽度可以降低至1us的级别,这得益于载流子在电场作用下的快速传输机制。同时,研究了在正写/负擦的工作模式下核壳型量子点存储电荷的能力,与传统的Au@Si O2 QDs器件相比,半导体In P@Zn S QDs器件具有更大的存储窗口（69V）、同等稳定的循环擦写特性（10,000次）和更好的数据保持能力。为了进一步提高器件性能,研究了不同栅介电层对薄膜晶体管的影响。通过比较不同介电层在石墨烯薄膜晶体管和P3HT有机薄膜晶体管中的性能差异,发现有机铁电高介电常数材料P（VDF-Tr FE-CFE）薄膜表面粗糙度较大、声子散射强,对石墨烯界面处的电荷散射具有较强的屏蔽作用。实验表明,P（VDF-Tr FE-CFE）介电层在基于二维材料的晶体管器件中具有优异的器件性能,有利于实现晶体管的低压操作和柔性器件的制备。为了研究柔性器件,制备了基于有机高介电材料P（VDF-Tr FE-CFE）的柔性石墨烯器件,该器件在经过1000次曲率半径为1cm的弯曲测试后,仍然表现出了稳定的器件性能。在上述基础上,设计了基于有机高介电材料P（VDF-Tr FE-CFE）作为栅介电层,In P@Zn S QDs作为电荷捕获层的柔性石墨烯浮栅晶体管非易失性存储器。该存储器在10V的操作电压下具有6.6V的存储窗口,实现了低压下数据的写入和擦除。同时,该柔性浮栅非易失性存储器也具备稳定的循环擦写特性和一定的数据保持能力。本论文为存储器的相关特性表征工作提供了系统性的测试方法,揭示了基于半导体核壳型量子点的浮栅晶体管非易失性存储器的工作机理,对后续高性能柔性存储器的研究具有重要的借鉴意义。
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