PSS/Si有機-無機雜化存儲器的界面開關效應

李 健,趙 莉，宋建民，劉保亭

(河北大學物理科學與技術學院，河北 保定 071002)

信息存儲器件是信息技術高度發展的重要基礎。高度信息化要求存儲器在單位體積中能夠存儲更多的信息。受制于摩爾定律的瓶頸，開辟一條可行的替代目前主流硅基半導體存儲的技術已經被提上研究日程。

聚合物存儲器因具有結構簡單、成本較低、存儲性能多樣化等多種優點，被確定為下一代存儲器的候選器件之一[1-3]。2005年，Kim J.H.和Jin J.Y.等人在PI有機聚合物薄膜中嵌入Ni1-xFex納米晶體，在基于器件的C-V窗口實現了存儲效果[4]。2007年，Li.F.和Son.D等人在有機物MEH-PPV中嵌入CdSe/ZnS納米顆粒，同樣實現了C-V記憶窗口的存儲效應[5]。

基于電化學氧化還原反應，聚苯乙烯磺酸(PSS)可作為鈍化材料，有效鈍化硅表面的缺陷[6-7]。將經PSS鈍化的硅片樣品先后置于富 O2和貧O2的環境下，可觀察到少數載流子壽命呈現高、低兩態的轉變行為，這歸因于PSS/Si界面處的可切換氧化/脫氧狀態。通過外置偏壓，在界面注入電荷，可測試出2種狀態的少子壽命，表明PSS/Si界面在電學上是可以翻轉的，類似于邏輯電路中“0”和“1” 兩態的變化。本課題組制備了PSS/Si界面存儲器，通過測試，得出C-V/G-V滯回曲線的記憶窗口，說明PSS/Si具有界面存儲效應[8]。

在基于前期PSS/Si界面存儲器工作的基礎上，我們進一步研究了硅基片的導電類型、背部表面缺陷程度、PSS薄膜厚度、導電電極材料、電容器面積等因素對存儲器件記憶窗口寬度的影響。

1 實驗方法

本文所采用的是襯底為(100)晶向，電阻率為1～5Ω·cm的N型或P型雙面拋光硅片。……