【摘要】：二芳基乙烯類化合物是一類在特定的范圍的波長光照下,分子結構能產(chǎn)生變化的光致變色材料。本文設計并成功合成了7種新型的光致變色化合物:BCMThCE_1-7,并對這7種化合物進行了核磁表征、飛行時間質(zhì)譜表征、紫外可見光吸收光譜檢測以及循環(huán)伏安測試。這些化合物在λ=200-400 nm的紫外光的照射下不僅會發(fā)生顏色的變化,同時它們的紫外可見光吸收光譜也會出現(xiàn)新的吸收峰,相應地,它們的前線軌道能級也發(fā)生了不同程度的改變。這些發(fā)生物理、化學性質(zhì)改變的化合物,其顏色、吸收光譜和前線軌道能級在可見光(λ400nm)的照射下,又能恢復到初始的狀態(tài)。為了將光致變色分子的特性有效地應用到有機場效應晶體管中去,本文對常見半導體材料的前線軌道能級進行了調(diào)研,最后采用了酞菁酮和光致變色材料BCMThCE_5作為摻雜組分摻雜到酞菁酮中去并應用于有機場效應晶體管的半導體層。首先,我們對光調(diào)制晶體管性能作了探索,發(fā)現(xiàn)該器件在紫外光照下各性能參數(shù)會發(fā)生衰減,如最大電流(|IDS|max)、電流開關比(|IDS|on/off)、遷移率(μ),而其閾值電壓(Vth)則向負向漂移。而在可見光的照射過程中,這些改變的性能參數(shù)又能逐漸恢復并回復到接近初始的狀態(tài)。同時,我們發(fā)現(xiàn)其性能變化的程度與光照時間的長短有一定的關系,而決定這個的因素是薄膜內(nèi)開環(huán)異構體o-BCMThCE_5和閉環(huán)異構體c-BCMThCE_5相對濃度的變化。進一步,我們又進行了電調(diào)制晶體管性能的探索,發(fā)現(xiàn)在操作時間相同的情況下,器件性能的變化程度與操作電壓的大小有關。通過光調(diào)制和電調(diào)制兩種方法,我們均得到了多個穩(wěn)定的不同高低的電流能級,這為其應用于有機多階存儲奠定了基礎。為了進一步拓展該晶體管的應用,我們嘗試結合兩種調(diào)制方法,設計了兩個簡單的邏輯門(NOR和OR),使得電流在高阻態(tài)(High Resistance State,HRS)和低阻態(tài)(Low Resistance State,LRS)之間切換。為了更進一步地拓展光致變色分子的應用領域,我們又嘗試采用BCMThCE_5分子作為功能層,采用交叉開關矩陣(crossbar)的電極結構,制備了有機二極管存儲器件(ITO/BCMThCE_5/Al),并對其電學特性進行了表征。在表征測試的過程中,我們發(fā)現(xiàn)該器件的存儲特性不僅會隨著分子的開閉環(huán)結構的變化而變化,一定程度上對電極寬度也有依賴性。該類器件的存儲類型主要在閃存(Flash Memory)型和一寫多讀(WORM)型存儲類型間轉(zhuǎn)換。
【圖文】：

從而導致了最大電流和載流子遷移率的下降(見圖3.3.2-1) 繼而電流開關比也將減小 同時，這種空穴的遷移能夠促進空穴注入產(chǎn)生電流 從而導致閾值電壓(Vth)向負向漂移 但所有這些性能參數(shù)均能在可見光(λ > 400 nm, I0= 5.86mW/cm2, 10 分鐘)的照射下逐漸恢復到初始狀態(tài) 0 1 2 3 4 5 610-910-810-710-6|IDS|max/AI|SD|mxaA/step10-410-310-2 /cm2/Vs cm/2Vs/UV Vis UV Vis UV Visa)0 1 2 3 4 5 6-20-15-10-5Vth/VVhtV/step103104Ion/IoffInoI/foUV Vis UV Vis UV Visb)圖 3.3.2-1 a) 紫外光照(λ = 200-400 nm, I0= 2.49 mW/cm2, 15 分鐘)和可見光照(λ > 400 nm, I0= 5.86 mW/cm2,10 分鐘)前后的最大漏電流(|IDS|max)，載流子遷移率(μ)以及 b)閾值電壓(Vth)和電流開關 紫外光照射和可見光照射的過程分別用灰色和黃色陰影區(qū)域表示 所有的結果都是在器件測試所得的 IDS VGS(VDS= -50 V,VGS= -50 V)曲線上計算得到 OFET 器件的溝道長為 100 μm，寬為 2000 μm 值得注意的是，這些能夠通過光照轉(zhuǎn)變的晶體管參數(shù)（在氮氣保護下），在數(shù)次紫外光和可見光的交替循環(huán)照射后僅有微弱的衰減 最大電流和載流子遷移率的變化程度分別是 97 ~98% 和 95 ~ 97% 三次可見光照射過程結果，，最大漏電流為 2.28 ~ 2.97 ×10-7A，而紫外光則為 6.12 ~ 7.77 ×10-9A 遷移率分別是 1.4 ~ 1.9 ×10-3（可見光）和 6.2 ~ 6.7 ×10-5cm2V 1s 1(紫外光) 響應的閾值電壓則在-9 ~ -11 和-17 ~ -19 V 之間變化，電流開關比在 4.9 ~ 6.0 ×103和 7.2 ~ 7.8 ×102之間變化 基于以上測試分析

55o-BCMThCE_3 的正己烷溶液, 左；經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_3 的正己烷_4 的正己烷溶液, 左；經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_4 的正己烷溶液, 右) b)-BCMThCE_5 的正己烷溶液，左；經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_5 的正己烷_6 的正己烷溶液，左：經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_6 的正己烷溶液，右
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN386;TN31;O625.1

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本文編號：2555074