TWI290779B - Organic bistable device and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

1290779 17332twfl.d〇c/〇〇6 ^ 96-7-2 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 β本發明是有關於-種記憶元件與其製造方法，且特別 疋有關於一種有機多穩態元件與其製造方法。 【先前技術】 近年來，隨著所施加的電壓之不同，可在高恭且… 與低電阻狀態之間轉換的一種雙穩態元件，被應= 鲁汜憶元件以及開關切換器。而具有這種開關性質以及二^ ，存能力的材質，包括無機材料與有機材料。值得注^二 是，將這些材質設置於兩電極之間而製造出的多^熊^情 元件具有成為新一代的非揮發性記憶元件的潛力二心 對於一般記憶體元件及開關切換器而言，元件的吝公 為一相當重要的技術指標，而評估元件壽命的 杜了: 耐力測试(endurence)，即寫入/抹除測試。一般的多移離元 件僅具有-單-材質之多穩態層，而以這種元件 耐力測試時，其寫入/抹除次數僅有7〇次，且電=表現: • 不穩定。如此一來，這種有多穩態元件的應用層面就相^ 有限。且在這種僅有一單一多穩態材質之多穩態元件的二 作過私中，g在多％恶元件兩端施加偏壓時，會因為電場 的作用，使得多穩態層受到過度的應力，讓多穩態層的材 料受到破壞，進一步影響元件的壽命。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供一種多穩態元件，其在耐力 測試過程中，寫入/抹除次數超過1000次，約為習知之多 1290779 twfl.doc/006 96-7-2 、元件之寫入/抹除次數的十幾倍。 、本發明的另一目的是提供一種多穩態元件之製造方 ^發明之多穩態元件的製造方法，所製造的多穩 悲兀件/、有穩定的元件未開啟狀態。 本^明提出一種有機雙穩態元件，其包括：一第一電 ί二炻I:電極與一有機混合層。其中有機混合層介於第 =弟二電極之間。有機混合層是以有機材料為 與金屬材料混合製備而成。 …，照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 第t極與第二電極其中之一的一表面上，還配置一 緩衝層’此緩衝層與有機混合層相接觸。 、依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 述之緩衝層的材料為-高介電常數的材料，該高介電常數 材料是 A120X、LiF、MgO、V205 或 Ti〇2。 、，照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 述之第一電極之材質是銅、金、銀、I呂、鉛或鎳。 依妝本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 述之有機材質是Alq、AIDCN、CuPe或高分子有機半導體 材料包括 DH6T、DHADT、P3HT。 依知本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 述之金屬材質是銅、金、銀、鋁、鈷、鎳或上述金屬之合 金。 依知、本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 述之有機混合層中有機材料之含量比上金屬材料之含量的 12907忍 2twfl .doc/006 96-7-2 比值約為5〜25。

^ -L 才貝疋銅、金、銀、铭、钻或鎳。 过>，明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件，上 迷之弟一電極與第二電極之材質不同。 件上 =明提出—種有機雙穩態元件的製造方法 方法包括:於基底上形成一第一金屬層適: ^弟孟屬層上形成一緩衝層。繼之，於緩衝 成—有機混合屏。异1 久町增上形 層，1中_、=人Ϊ 有機混合層上形成—第二金屬 製•成。 以有機材料為基礎與金屬材料混合 製造：：本f、:月的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 ' 込形成有機混合層之方法包括：進行一執γ 鍍製程，豆中一冬屋4上Η μ 1熱瘵 層上。/、 〃屬材料與一有機材料同時蒸鍍至該緩衝 制1if本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 上述之有機材料的蒸鑛速度與金騎料的蒸鍍 制、皮依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 =绝方法，上述之有機材料的蒸鍍速度與金屬材 速度的比約為15比！。 …、瑕 制&依照本發明的較佳實_所述的錢雙穩態元件的 衣造方法，上述之有機材料是Alq、AIDCN、CuPc或高分 子有機半導體材料包括DH6T、DHADT、P3HT。 刀 12907^^^00/006 96-7-2 依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造方法，上述之金屬材料是銅、金、银、銘、姑 上述金屬之合金。 μ一 依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造方法，上述於有機混合層中，有機材料比金屬 比值約為5〜25。 依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造方法，上述之第—金屬層的材質是鋼、金、銀、鋁、 鉛或鎳。 •依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造^法，上述之緩衝層的材料為一高介電常數的材料， 且該高介電常數材料是A12〇X、LiF、Mg〇、％〇5或 ，依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造方法，上述之第二金屬層的材料是銅、金、銀、鋁、 鉛或鎳。 依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造方法，上述之第一金屬層與該第二金屬層之材質不同。 依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 製造方法，上述形成有機混合層之方法包括進行一噴印製 私，將一混合溶液噴印至緩衝層上。 依照本發明的較佳實施例所述的有機雙穩態元件的 衣造方法，上述混合溶液包括含有銅、金、銀、鋁、麵、 鎳或上述金屬之合金的微粒之一有機溶液。 本發明在第一電極與第二電極之間具有一層有機混 1290779 96-7-2 . 17332twfl.doc/006 合層’當於雙穩態元件之第一電極與第二電極之間施加一 偏壓日寸’藉由有機混合層中所摻雜的金屬材料/微粒，做為 電子注入媒介，因此可以提高有機雙穩態元件的寫入/抹除 次數，並且可以提南有機雙穩態元件的壽命。此外，呈有 摻雜金屬材料之有機混合層的有機雙穩態元件擁有較為穩 定的元件未開啟狀態(〇ff-Current state)特性，因此可以更準 確的經由施加電壓的不同來控制有機雙穩態元件的開啟與 關閉。 ’、 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 1A至圖1C繪示為根據本發明一較佳實施例之有機 雙穩態元件之製造方法的剖面圖。 "月苓照圖1A’提供一基底1〇〇。於基底1〇〇上形成一 第一金屬層1〇2。第-金屬層1〇2的材質是銅、金、銀、 銘、銘或鎳，且此第一金屬層1〇2之厚度約為埃。之 ί In!第—金屬層1〇2上形成一緩衝層刚。其中此緩衝 =1:如ί由高介電常數的材料所形成，此高介電常數 且的是 A12()x、LiF、MgC>、V2。5 或 Ti〇2。又’ 此綾衝層1〇4之厚度約為4〇埃。 合層二6。、1B ’於緩衝層1〇4上形成一有機混 噴^製程/蔣入古^成此有機混合層106之方法包括進行 、^ s有機材料與金屬材料之混合溶液喷印至 1290779 17332twfl.doc/006 96-7-2 緩衝層104上。其中，喷印法還例如是壓印法(imprinting)、 網版喷印法(screen printing)、擠壓塗佈法(sl〇tc〇ating)、絹 =法(silk printing)、喷墨喷印法(lnk_Jet printing)、液體調 節噴印法(liquid toner printing)以及其他適用的噴印法。 又，混合溶液包括含有銅、金、銀、鋁、鈷、鎳或上述金 屬之合金之微粒的一有機溶液。另外，在混合溶液中，有 機材料含量比金屬材料含量的比值約為，較佳的是 , 5〜25 。 此外，形成有機混合層106的較佳方法還包括進行一 熱蒸鍍製程，同時蒸鍍一金屬材料與一有機材料至緩衝層 =4上。圖2繪示為根據本發明一較佳實施例之有機雙穩 態το件之製造方法中，蒸鍍裝置之剖面簡圖。請參照圖2， 於一瘵鍍機台201中，於載蛛(b〇at)2i6a與216b分別放置 有機材料源212與金屬材料源214，在進行上述熱蒸鍵製 長中’經由加熱載钵216a與216b所承載的有機材料源212 $金屬材_ 2M，使找化並蒸發。⑽蒸發的有機材 厂微粒與金屬材料微粒則沉積在蒸鍍承載器2〇〇上的基底 211，面上。於本實施例中，值得注意的是，上述有機材 ，的蒸鑛速度與金屬材料的蒸鑛速率不同。較佳的是，有 機材料的条鑛速度與金屬材料之蒸鑛速度的比約為15比 又，於有機混合層106中，有機材料含量比金屬材料含 里的比值約為1〜1〇〇〇，較佳的是5〜25。此外，上述有機 =料例如是Alq、AIDCN或CuPc等水溶液或高分子有機 “導體材料包括DHCT、DHADT、P；3HT，而金屬材料是 12907^ 2twfl.doc/006 96-7-2 銅、金、銀、鋁、钻、鎳或上述金屬之合金。 最後，請參照圖1C，於有機混合層106上形成一第 -金屬層1G8。其中’第二金屬層的材料是銅、金、银、 鋁、鈷或鎳，且此第二金屬層1〇8之厚度約為 此，完成-有機雙穩態元件110之製造。其中，形二第^ 金屬層102、緩衝層1〇4與第二金屬 鑛法與喷印法。又，喷印法還包括壓印法(imprintii；)1 版賀印法(screen printing)、擠壓塗佈法(sl〇tc〇a 法_ Printing)、喷墨噴印法⑽_jet printing)、液體調I 實印法(liqmd t〇ner printing)以及其他適用的喷印法。。即 圖3A為$知錢雙穩態元件之m人/抹除德产 二轉3B為_本發明-較佳實施例的有； =Λ 除循環次數之咖。請參照 作時，隨著寫入/===有機雙穩態元件進行寫入操 而曲線302b表示^知:^^的寫/^危變化曲線， 時，隨著寫入/抹除循欠 又，几件進行抹除操作 飄移，並二人電i 抹除循環中鉦法區八、丄 甚至在單一一次寫入/ 相財，魏贼㈣元件在耐 請表昭周扣 、寫入/抹除痛被。 件進行寫^1，，=：：=本發明之有機雙穩態元 寫入/抹除循環次數增加的寫入電

11 I290Vsl I.doc/〇〇6 96-7-2 發明之有機_元件進 ϊ_次寫入/抹除循環其間，其抹几件進行約 :樣的以電錄切__=。也、n態， 機混合層中所摻雜的金層 =/疋错由有 時的電子注人媒介，可^⑩機雙械兀件在操作 環次數約為f知錢有f雙穩元件㈣人/抹除循 幾俨，並r:trw牛寫入/抹除循環次數的十 &機雙穩態元件的壽命。 則_本=-有==^之電流姻關係圖。圖 電壓關係圖。1!, ]的有機雙穩態元件之電流- 件在不同:的t;取;=4B ’習知之有機雙穩態元 啟狀態不穩定，在=電：，ff元件的未開 ^料開啟電流維持也就是元 件母- 人的未開啟電流值都相同。 . 層有ίίΓΓ ί發明在第—電極與第二電極之間具有一 曰 此口 €，§於雙穩態兀件之第一電極盥第二電極之 :Γ:ΪΓ，藉由有機混合層中所摻雜的金—屬材料/ ==子注入媒介，降低有機混合層受到的外加偏 抹除二:、了力，因此J以提高有機雙穩態元件的寫入/ ’、人’亚且可以提高有機雙難元件的壽命。此外， 12 Ι29〇779^_〇6 96-7-2 具有摻雜金屬材料之有機混合層的有機雙穩態元件擁有較 為穩定的元件未開啟狀態特性，因此可以更準確的經由施 加電壓的不同來控制有機雙穩態元件的開啟與關閉。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之^ 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ,、 【圖式簡單說明】

圖Α至圖1C繪示為根據本發明 雙穩悲兀件之製造方法的剖面圖。 f 2、、日不為根據本發明一較佳實施例 次數:關3:圖為習知有機雙穩態元件之電流-寫入/抹_ 之實施綱有機雙穩態元件

圖4A為習l i次數之關係圖。 圖4B為^有機雙穩態元件之電流_電壓關係圖。 之電流-電壓關^圖本發明一較佳實施例的有機雙穩態元件 【主要7L件符號說明 100、211:基底 102:第—金屬層 104 :緩衝層 1〇6 :有機混合層 12907^ 2twfl .doc/006 96-7-2 108 ·•第二金屬層 110 :有機雙穩態元件 200 ··蒸鍍承載器 201 :蒸鍍機台 212 ·有機材料源 214 :金屬材料源 216a、216b :載钵 302a、302b、304a、304b :曲線

Claims (1)

12907^ 2twfl.doc/006 96-7-2 十、申請專利範圍： 1. 一種有機雙穩態元件，包括： 一第一電極； 一第二電極；以及 -有機混合層’介於該第 其中該有機混合層是以—有機材其'^―电極之間’ 合製備而成。 〜、基礎與一金屬材料混 2·如申睛專利範圍第1項所 6 A 一

中該第-電極與該第二電極其中之 ^雙穩態兀件’其 缓衝層，該緩衝層與該有機混合層相^觸表面上，配置一 3. 如申請專利範圍第2項所述之有機雙穩態元件，並 中該、_層的材料為-高介電f數的 數 材料是A120X、LiF、Mg〇、V2〇5或Ti〇2。〜私爷數 4. 如申請專職㈣丨項所述之有機雙鶴元件，直 中該第-電極之材質是銅、金、銀、紹、钴或鎳。-

5·如申μ專利範圍第1項所述之有機雙穩態元件，並 中該有機材料是Alq、AIDCN、CuPc或高分子有機半導體 材料包括 DH6T、DHADT、P3HT。 6·如申請專利範圍第1項所述之有機雙穩態元件，其 中該金屬材料是銅、金、銀、鋁、鈷、鎳或上述金屬之合 金0 7·如申請專利範圍第1項所述之有機雙穩態元件，其 中該有機混合層中該有機材料之含量比上該金屬材料之含 量的比值約為5〜25。 15 < S ) .1290779 17332twfl.doc/006 96-7-2 8. 中該第1 圍第1項所述之有機雙穩態元件，其 材質是鋼、金、銀U或鎳。 中，篦^\專利範圍第1項所述之有機雙穩態元件，其 中5亥弟一紐與該第二籠之材質不同。 種有機雙穩態元件的製造方法 於 底，包括： 土 於該，底上形成_第一金屬層； 於該第一金屬層上形成一緩衝層； 於該緩衝層上形成一有機混合層 :以及 於該有機混合層上形成一第二金屬層，其中該有機混 合層是以/有機材料為基礎與一金屬材料混合製備而成。 11·如申請專利第10項所述之有機雙穩態元件的製 造方法’其中I成該有機混合層之方法包括： 進行/熱蒸鍍製程，其中該金屬材料與該有機材料同 時蒸鍍i該緩衝層上。 12·如申請專利第11項所述之有機雙穩態元件的製 造方法，其中該有機材料的蒸鑛速度與該金屬材料的蒸鍍 速率不同。 13·如申請專利第12項所述之有機雙穩態元件的製 it方法，其中該有機材料的蒸鍍速度與該金屬材料之蒸鍍 速度的比約為15比1。 μ·如申請專利第1〇項所述之有機雙穩態元件的製 造方法，其中該有機材料是Alq、AIDCN、CuPc或高分子 有機半導體材料包括DH6T、DHADT、P3HT。 16 .129071“ c/006 96-7-2 ^ 、15.如申請專利第10項所述之有機雙穩態元件的製 ie方去其中該金屬材料是銅、金、銀、铭、钻、鎳或上 述金屬之合金。 /一 16.如申請專利第1〇項所述之有機雙穩態元件的製 =方法，其中於該有機混合層巾，該有機材料比該金屬材 料的比值約為5〜25。 ▲ 17·如申請專利第1〇項所述之有機雙穩態元件的製 ^去，其中該第一金屬層的材質是銅、金、銀、鋁、銘 或鎳。 、& 8·如申請專利第11項所述之有機雙穩態元件的製 =令去，其中該緩衝層的材料為一高介電常數的材料，且 /⑴丨私系數材料是Α12〇χ、LiF、Mg〇、乂2〇5或加2。 、告方、A b申請專利第11項所述之有機雙穩態S件的製 "τ去，其中該第二金屬層的材料是銅、金、銀、鋁、鈷 、告20·如申請專利第u項所述之有機雙穩態元件的製 ^法，其中該第一金屬層與該第二金屬層之材質不同。 、告21·如申請專利第1〇項所述之有機雙穩態元件的製 ^法’其中形成該有機混合層之方法包括： 進行噴印製程，將一混合溶液噴印至該缓衝層上。 、& 22·如申請專利第21項所述之有機雙穩態元件的製 2去、’其中該混合溶液包括含有銅、金、銀、鋁、鈷、 、/、，上述金屬之合金的微粒之一有機溶液。 17 12907忍 332twfl.doc/006 96-7-2 state· Hence, by applying the voltage thereon, the organic bistable device can be well controlled to be turned on or turned off. 七、 指定代表圈·· (一) 本案指定代表圖為：圖（1C)。 (二) 本代表圖之元件符號簡单說明： 100 :基底 102 :第一金屬層 104 :緩衝層 106 :有機混合層 108 :第二金屬層 Π0 :有機雙穩態元件 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 的化學式： 無