有機快閃記憶體

Organic flash memory developed
http://www.physorg.com/news180259614.html

By Lin Edwards, December 17, 2009

(PhysOrg.com) -- 東京大學的研究者開發出一種非揮發性記憶體，其基本結構如同快閃記憶體，不過以更便宜、更具彈性（flexible）的有機材料製成。

快閃記憶裝置以電氣方式將資料儲存在矽電晶體中。它能迅速寫入與讀取資訊，且即便電力被移除，資訊仍可保留在記憶體中。這使得快閃記憶體對相機、USB 裝置以及 MP3 播放器而言相當有用。如果能開發出彈性快閃記憶體（flexible flash memory），它將能在大面積的裝置中找到應用，例如大面積感應器、顯示器或著內建快閃記憶體的致動器（actuators）。

這款有機快閃記憶體由東京大學工程與資訊系統系的染谷隆夫（Takeo Someya）所帶領的團隊開發。該裝置在一塊可塑的聚萘二甲酸乙二酯（polyethylene naphthalate，PEN）樹脂薄片基質上使用一個 26 x 26 記憶元件（memory cells）陣列。該基質的彈性足以讓它被彎曲成半徑只有 6 mm 的圓柱體而不會導致電氣或機械上的問題。

該裝置之所以被稱為有機快閃記憶裝置，是因為它的性質與矽快閃記憶所使用的浮動閘電晶體（floating-gate transistors）一樣。

浮動閘極為電晶體的元件之一，那完全被薄薄的、稱為閘介電層（gate dielectric）的一層絕緣材料所封裝，那使它在電氣上絕緣而且能夠讓它維持它的長達電荷數年（在矽裝置中）。若施加大電壓，電荷會被帶到浮動閘而且它會保持在那裡直到電荷被抹除（那時施以極性相反的電壓）。

染谷教授表示，有機記憶裝置的挑戰是：尋找合適的絕緣材料，那在電氣上能使儲存電荷的浮動閘絕緣。這一層必須薄到足以讓電荷遷移到浮動閘但必定不能在組裝期間融化。這種絕緣層防止電子外洩以及隨後的資料退化（degradation）。

這種絕緣薄片是以 2 奈米厚的自組單層膜（self-assembled monolayer，SAM）以及 4 奈米的氧化鋁層（鋁質浮動閘的表面氧化所形成）製成。

這種記憶體的抹除電壓約 6 V，而讀取電壓僅 1 V，此外這些電壓比先前所開發的那些有機記憶體低了許多。

該記憶體能寫入、抹除資料超過 1 千次，那比矽快閃記憶體少了 10 萬倍。有機快閃記憶體的缺點是，它維持記憶的時間僅有短暫的 24 小時，不過研究者認為，利用分子長度更長的 SAM 並減少電晶體的尺寸，使其獲得改善。

這項研究結果發表在 12/11 當期的 Science 期刊上。

※ 相關報導：

＊ Organic Nonvolatile Memory Transistors for Flexible Sensor Arrays
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5959/1516

Tsuyoshi Sekitani, Tomoyuki Yokota, Ute Zschieschang,
Hagen Klauk, Siegfried Bauer, Ken Takeuchi, Makoto Takamiya,
Takayasu Sakurai, Takao Someya
Science 11 December 2009: Vol. 326. no. 5959, pp. 1516 - 1519
DOI: 10.1126/science.1179963

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