臺(tái)日跨國(guó)合作利用有機(jī)奈米材料 開發(fā)高性能光應(yīng)答記憶體元件

國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)化學(xué)工程學(xué)系教授陳文章與日本北海道大學(xué)工學(xué)研究院教授佐藤敏文(Toshifumi Satoh)長(zhǎng)期合作，成功利用有機(jī)奈米材料開發(fā)出高性能光應(yīng)答記憶體元件，研究成果刊登於材料領(lǐng)域界的國(guó)際重要期刊Advanced Materials上。

現(xiàn)有應(yīng)用的記憶體技術(shù)著重於透過(guò)微縮技術(shù)及三維堆疊方式，以因應(yīng)對(duì)於其效能與儲(chǔ)存密度不斷增長(zhǎng)的需求，在製程高度複雜化的情況下，逐漸產(chǎn)生開發(fā)技術(shù)困難和製備成本過(guò)高等問(wèn)題。次世代有機(jī)光電元件具有低成本、易於大量製造、可撓曲等特性，近年來(lái)引起廣泛之研究興趣，然其於操作電壓、應(yīng)答速度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性仍有待突破。

陳文章教授長(zhǎng)期致力於開發(fā)記憶體材料及元件，2017年首度提出光感型無(wú)機(jī)/有機(jī)複合物浮動(dòng)閘極概念，開發(fā)以光作為開關(guān)的記憶體元件，對(duì)不同的光波長(zhǎng)有可調(diào)控性，並具備複數(shù)位元儲(chǔ)存特性(Advanced Materials, 2017, vol.29, page 1701645)。

陳教授並與佐藤教授合作多年，共同開發(fā)有機(jī)奈米材料，應(yīng)用於有機(jī)光應(yīng)答記憶體元件，透過(guò)分子設(shè)計(jì)開發(fā)具共軛硬桿?柔曲鏈段的P型及N型材料，作為電荷儲(chǔ)存的光感性浮動(dòng)閘極，所開發(fā)的電荷儲(chǔ)存材料與半導(dǎo)體層具有相同核心共軛結(jié)構(gòu)，而材料之柔曲鏈段扮演電荷阻隔(4 – 6 nm)角色，且其自組裝規(guī)整奈米結(jié)構(gòu)大幅提升元件的性能再現(xiàn)性，因此所開發(fā)元件可於0.1伏特的極低電壓操作下，記憶開關(guān)比例最高可達(dá)105倍，其光驅(qū)動(dòng)範(fàn)圍更接近涵蓋全可見光譜(如下圖所示) 。

此研究成果對(duì)開發(fā)次世代有機(jī)光驅(qū)動(dòng)元件的材料設(shè)計(jì)及應(yīng)答機(jī)制具重要性，除2020年9月10日發(fā)表於材料領(lǐng)域界的國(guó)際重要期刊Advanced Materials (2020, vol. 32, Page 2002638)外，亦與北海道大學(xué)同步發(fā)布此新聞稿。