有序结构聚合物纳米浮栅存储器材料构建与器件性能优化
批准号:
51933005
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
朱锦涛
依托单位:
学科分类:
高分子共混与复合材料
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱锦涛
中文摘要
构建大容量、长寿命、低功耗的高性能存储器是目前国际科技的前沿方向,也是《 “十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出的重点发展领域。以金属纳米粒子作为浮栅材料的纳米浮栅有机场效应晶体管非易失性存储器(NFGTM)被认为是最具潜力的下一代存储器之一。目前,NFGTM器件各功能层间的协同作用机理尚不明确,缺乏制备高性能纳米浮栅材料的方法。.本项目以聚合物接枝金属纳米粒子为基元,通过界面组装和外场调控等来构建结构有序的纳米浮栅阵列材料,深入研究载流子在纳米浮栅阵列中的注入模式、传输和损耗机理;探讨纳米粒子尺寸、间距和排列取向等对电荷俘获和存储的影响规律,明确纳米粒子功函数差异与器件性能间的对应关系。揭示浮栅层与隧穿层等存储功能层对电荷俘获和存储的协同作用机制。从微观角度揭示浮栅层内部微结构对NFGTM器件性能提升的影响机理,为大容量、低功耗、快速存储NFGTM器件的结构设计与性能提升提供新思路。
英文摘要
Preparation of high-performance memory devices with large data storage capacity, long-term stability and low-power consumption is one of the research frontiers in the world wide, and was also listed as the priority development area in the “13th five-year strategic new industry development plan” of China. Nano-floating-gate organic field-effect transistor non-volatile memory device (NFGTM), which utilizing metal nanoparticles as the floating-gate, is considered as one of the most valuable memory devices for the next generation. Yet, the synergistic mechanism between each functional layer has not been clarified so far. It still remains a big challenge to fabricate the high-performance nano-floating-gate materials in an effective route..In this project, we will select polymer-tethered metal nanoparticles as the building blocks, and combine the self-assembly and external-fields (e.g., electric field) induction technique to prepare nano-floating-gate arrays with well-ordered structures. We will systemically investigate the injection mode, transport and loss mechanism of charge carrier in the nano-floating-gate arrays. We will explore the effects of nanoparticle size, interparticle distance, orientation and spatial arrangement of nanoparticles on the charge capture and data storage. Also, we will investigate the influence of work function difference of metal nanoparticles on the performance of NFGTM device, and further reveal the synergistic mechanism of nano-floating-gate layer and tunneling layer on the charge capture and data storage..This project will establish the relationship between macroscopic performance of NFGTM memory and internal microstructure of the floating-gate layer, and reveal the enhancement factors and mechanism of the NFGTM device performance in the microscopic perspective. Our work will provide a new idea for the structural design and performance improvement of NFGTM device with large data storage capacity, low-power consumption, and fast storage.
针对纳米浮栅存储器中高性能浮栅材料的制备方法,以及器件中各功能层间的协同作用机理等关键科学问题,本项目在有序结构聚合物纳米复合浮栅材料的构筑与结构调控、纳米浮栅存储器性能优化等方面开展研究,取得如下成果:1)发展了定位接枝聚合物配体方法,获得了多种结构可控的聚合物接枝纳米粒子基元,明确了基元结构/组成对组装行为的影响规律;2)建立了制备大面积有序纳米浮栅阵列材料的界面组装方法与直写打印方法,并建立了原位表征方法,发展了电场调控浮栅材料结构的方法,实现了晶圆级有序纳米浮栅阵列的可控制备;3)发展了系统性的浮栅材料与结构优化方法,揭示了浮栅材料结构与组成、各功能层之间协同作用及界面性质对器件性能的多因素协同作用机制,构筑了一系列高性能纳米浮栅存储器。本项目为高性能纳米浮栅存储器的结构设计与性能优化提供了重要依据。.项目相关成果获2024年湖北省技术发明一等奖,已在Advanced Materials等期刊发表SCI论文65篇,其中国际合作论文11篇;主编/参编专著3部;申请中国发明专利20件 (已授权15件)。项目负责人入选英国皇家化学会会士、湖北省先进科普工作者、获得宝钢优秀教师奖等。培养国家级青年人才3人、出站博士后2人、博士生15人(已毕业8人)、硕士生18人(已毕业14人)。项目负责人作为Guest Editor,在Adv. Funct. Mater.期刊上组织发表华中科技大学-成均馆大学国际合作专刊,共同组织2023年全国高分子年会等国际、国内会议5次,受邀在国内外学术会议作报告12次。
多组分聚合物接枝无机纳米粒子的三维受限组装与结构调控
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:15万元
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批准年份:2021
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负责人:朱锦涛
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依托单位:
基于系统性的化学与材料科学科普活动提升中学生科学素养
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批准号:52142307
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10万元
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批准年份:2021
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负责人:朱锦涛
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依托单位:
具有可调控表面结构的聚合物微球的构建及其对机体免疫系统的影响
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批准号:51473059
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2014
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负责人:朱锦涛
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依托单位:
超分子聚合物导向无机纳米粒子的分级有序组装及性能研究
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批准号:51173056
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2011
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负责人:朱锦涛
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依托单位:
嵌段共聚物乳液液滴的界面不稳定现象机理与微结构调控
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批准号:21004025
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2010
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负责人:朱锦涛
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依托单位:
国内基金
海外基金