Flash-Kunststoff

Physik Journal – Ein organischer nichtflüchtiger Speicher erreicht konkurrenzfähige Kennwerte.

Organische Halbleiter eröffnen der Elektronik neue Möglichkeiten, weil sie sich bei niedrigeren Temperaturen fertigen lassen als Halbleiter aus Silizium. Zudem genügt ihnen als Substrat eine Kunststofffolie, sodass elektronische Schaltungen aus ihnen biegsam sind. In den vergangenen Jahren haben Forschungseinrichtungen und Unternehmen daher z. B. Labormuster oder Prototypen von organischen Solarzellen, Leuchtdioden und integrierten Schaltkreisen vorgestellt. Flash-Speicher mit konkurrenzfähigen Kenndaten waren nicht darunter, weil die dicken dielektrischen Schichten relativ hohe externe Spannungen von einigen zehn Volt erforderten. Die angelegten Spannungen zum Schreiben und Löschen sollten aber eine Größenordnung darunter liegen. Ein Wissenschaftler-team der Universitäten Tokio und Linz sowie des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart hat einen organischen Flash-Speicher gefertigt, der diese Anforderung erfüllt.
 

In Flash-Speichern können Floating-Gate-Transistoren geringe Ladungsmengen permanent speichern. Solche Transistoren ver-fügen wie gewöhnliche Feldeffekttransistoren über Gate-, Drain- und Source-Anschlüsse, haben aber zusätzlich elektrisch isolierte Floating Gates. Das isolierende Dielektrikum muss dünn genug sein, damit die Ladungen bei einer äußeren Schreibspannung ins Floating Gate tunneln oder per Feldemission dorthin gelangen können. Die Wissenschaftler mussten also ein Dielektrikum entwickeln, das sich bei Temperaturen verarbeiten lässt, die dem Kunststoff nicht schaden, und gleichzeitig dünne Schichtdicken mit wenig Defekten erlaubt. Sie wählten ein System aus Aluminiumoxid-Lagen und der selbstorganisierenden Monoschicht einer Alkylphosphonsäure.
 

Die Transistoren überstehen mehr als tausend Schreib-Lösch-Zyklen bei Spannungen unterhalb von 6 V. Kommerziell erhältliche anorganische Flash-Speicher sind für eine Million Zyklen ausgelegt.

Michael Vogel

Quelle: Physik Journal, Februar 2010, S. 14

Weitere Infos:

• T. Sekitani et al., Science 326, 1516 (2009),
  dx.doi.org/10.1126/science.1179963

AH