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Printed, Flexible, Organic Nano‐Floating‐Gate Memory: Effects of Metal Nanoparticles and Blocking Dielectrics on Memory Characteristics

材料科学 有机场效应晶体管 纳米颗粒 电介质 晶体管 聚萘二甲酸乙二醇酯 聚苯乙烯 光电子学 栅极电介质 甲基丙烯酸甲酯 纳米技术 聚合物 场效应晶体管 图层(电子) 复合材料 电压 共聚物 电气工程 工程类
作者
Minji Kang,Kang‐Jun Baeg,Dongyoon Khim,Yong‐Young Noh,Dong‐Yu Kim
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:23 (28): 3503-3512 被引量:212
标识
DOI:10.1002/adfm.201203417
摘要

Abstract The effects of using a blocking dielectric layer and metal nanoparticles (NPs) as charge‐trapping sites on the characteristics of organic nano‐floating‐gate memory (NFGM) devices are investigated. High‐performance NFGM devices are fabricated using the n‐type polymer semiconductor, poly{[ N , N ′‐bis(2‐octyldodecyl)‐naphthalene‐1,4,5,8‐bis(dicarboximide)‐2,6‐diyl]‐alt‐5,5′‐(2,2′‐bithiophene)} (P(NDI2OD‐T2)), and various metal NPs. These NPs are embedded within bilayers of various polymer dielectrics (polystyrene (PS)/poly(4‐vinyl phenol) (PVP) and PS/poly(methyl methacrylate) (PMMA)). The P(NDI2OD‐T2) organic field‐effect transistor (OFET)‐based NFGM devices exhibit high electron mobilities (0.4–0.5 cm 2 V −1 s −1 ) and reliable non‐volatile memory characteristics, which include a wide memory window (≈52 V), a high on/off‐current ratio ( I on / I off ≈ 10 5 ), and a long extrapolated retention time (>10 7 s), depending on the choice of the blocking dielectric (PVP or PMMA) and the metal (Au, Ag, Cu, or Al) NPs. The best memory characteristics are achieved in the ones fabricated using PMMA and Au or Ag NPs. The NFGM devices with PMMA and spatially well‐distributed Cu NPs show quasi‐permanent retention characteristics. An inkjet‐printed flexible P(NDI2OD‐T2) 256‐bit transistor memory array (16 × 16 transistors) with Au‐NPs on a polyethylene naphthalate substrate is also fabricated. These memory devices in array exhibit a high I on / I off (≈10 4 ± 0.85 ), wide memory window (≈43.5 V ± 8.3 V), and a high degree of reliability.
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