Исследователи преуспели в получении самого неуловимого компонента органической электроники: получен флеш-транзистор с памятью, который может быть внедрен в тонкий гибкий листок пластика.

Флеш-память (энергонезависимая память) может хранить информацию определенное время после отключения от источника питания. Во многих устройствах бытовой электроники (цифровые камеры, mp3-проигрыватели) применяются кремниевые компоненты флеш-памяти.

Создание гибких органических деталей для энергонезависимой памяти представляет собой непростую задачу. Физическая основа флеш-памяти – плавающий затвор, представляющий собой проводимый компонент транзистора, полностью внедренный в изолирующий материал. При небольшой толщине слоя изолятора приложение высокого значения электрического потенциала позволяет перенести к плавающему затвору электрический заряд (природа такого переноса до сих пор дискутируется – в его объяснении ряд исследователей оперируют концепцией квантового туннелирования, а ряд – явлением термической эмиссии).

Изолированные плавающие затворы могут сохранять заряд в течение длительного времени (для компонентов электроники на основе кремния это могут быть годы) пока заряд не будет «стерт» приложением противоположного по знаку электрического потенциала. Локализация заряда в плавающем затворе влияет на электронные свойства транзистора.

Сложность в создании органических систем такого рода заключается в том, что необходимо подобрать материал достаточно удачный для создания диэлектрического слоя (из такого материала необходимо сделать достаточно тонкий диэлектрический слой для возможности переноса заряда к плавающему затвору), но при этом необходимо иметь возможность его обработки при относительно низкой температуре для того, чтобы не расплавить полимерный субстрат-подложку для сборки органических транзисторов.

Поперечное сечение транзисторов
с плавающим затвором

Международная группа исследователей из Японии, Германии и Австрии разработали подходящий диэлектрик и создали схему из 676 органических флеш-транзисторов с памятью на листе тонкого гибкого пластического материала. Новый слой диэлектрика состоит из двух компонентов – самоорганизующийся монослой н-октадецилфосфористой кислоты толщиной 2 нм и слой оксида алюминия 4 нм, полученный окислением поверхности алюминия, собственно представляющего собой плавающий затвор. Таким образом, толщина слоя диэлектрика, изолирующего плавающий затвор, составляет 6 нм.

Такая толщина слоя диэлектрика позволяет программировать и удалять память с помощью потенциала всего в 6 В, что сравнимо с электронными устройствами, созданными на основе кремния. Прежде полученные элементы памяти из органических материалов требовали для эффективной работы гораздо большего напряжения (около 30 В).

Один из членов исследовательской группы Цуйоси Секитани (Tsuyoshi Sekitani) отмечает, что в то время как кремниевые транзисторы с плавающим затвором отлично справляются с хранением информации с высокой плотностью данных, гибкие органические транзисторы с плавающим затвором могут оказаться полезными для создания сенсоров и электромеханических преобразователей энергии, интегрированных с энергонезависимой памятью.

На текущем этапе разработка не может сравниться с традиционной флеш-памятью по плотности и продолжительности хранения данных. Так, существующий образец запоминающего устройства способен удерживать информацию не более суток, и это является одной из основных проблем.

Зато «органическая флеш-память» обладает гибкостью и в производстве будет обходиться намного дешевле обычных флеш-накопителей. Предполагается, что в перспективе память нового типа сможет найти применение в гаджетах на основе электронной бумаги, различных датчиках и других продуктах, в которых требуются недорогие запоминающие устройства.

Секитани отмечает, что ближайшие задачи исследователей – улучшение стабильности памяти и уменьшить размер транзистора.