發(fā)布時(shí)間：2020-02-16 10:19

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來，以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的電子技術(shù)為人類生活帶來了前所未有的變化。晶體管、集成電路、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展使人類社會(huì)正式進(jìn)入了信息時(shí)代。聚乙撐二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的混合物(PEDOT:PSS)是一種本征導(dǎo)電高分子，具有極其豐富的電學(xué)特性。本文主要圍繞PEDOT:PSS這種有機(jī)物，通過調(diào)控其導(dǎo)電行為，優(yōu)化了其作為阻變存儲(chǔ)器的性能。阻變存儲(chǔ)器是一種具有廣闊前景的存儲(chǔ)器，它融合了現(xiàn)有存儲(chǔ)器的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，具有擦寫速度快、非易失性、成本低、易于制備等特點(diǎn)。本文比較了PEDOT:PSS導(dǎo)電通道與金屬導(dǎo)電通道的異同，討論了其作為阻變通道的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，本文還將PEDOT:PSS阻變器件應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬領(lǐng)域，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的概念提供元件模型。 首先，本文采用磁控濺射、電子束蒸鍍、勻膠等方法制備了一批基于PEDOT:PSS的有機(jī)阻變存儲(chǔ)器。通過少量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)摻雜，顯著改善了Al/PEDOT:PSS/Al結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)器的阻變窗口值。將原窗口值提高了10~100倍，并且高低阻態(tài)仍能保持105秒以上。通過XPS、Raman、AFM等手段詳細(xì)地研究了阻變窗口值增大的原因，認(rèn)為PVP的摻雜一方面引入電荷陷阱，增加高阻態(tài)電阻；另一方面將分子卷曲構(gòu)型改變?yōu)橹本�構(gòu)型，減小低阻態(tài)電阻，從而增大阻變窗口。本實(shí)驗(yàn)為優(yōu)化阻變器件提供了一種可靠途徑。 另外，通過電學(xué)性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)PEDOT:PSS導(dǎo)電通道比金屬細(xì)絲導(dǎo)電通道在PVP基有機(jī)阻變存儲(chǔ)器中更有優(yōu)勢(shì)。在PEDOT:PSS摻雜的PVP有機(jī)阻變存儲(chǔ)器中觀察到103窗口大小，并能夠保持超過105s的阻變現(xiàn)象。同時(shí)闡述了不同性質(zhì)導(dǎo)電通道在該體系中的基本特點(diǎn)，對(duì)后續(xù)研究起到指導(dǎo)作用。 最后，我們成功地將Ti/PEDOT:PSS/Ti結(jié)構(gòu)阻變器件應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬領(lǐng)域，利用脈沖測(cè)試模擬了生物體在外界刺激下的反應(yīng)，包括增強(qiáng)性和抑制性。并通過對(duì)不同厚度、不同電極尺寸器件的電學(xué)分析以及測(cè)試前后的透射電鏡照片闡述了這種電阻變化的原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明器件電阻變化來源于PEDOT自身的氧化還原反應(yīng)和PSS-的移動(dòng)。一方面，PEDOT自身的氧化還原導(dǎo)致了電阻在循環(huán)內(nèi)高低阻態(tài)之間的切換，另一方面，PSS-的移動(dòng)導(dǎo)致了循環(huán)平均電阻的持續(xù)增大。本實(shí)驗(yàn)中制備的阻變器件為實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算提供可能。
【圖文】：

型有機(jī)半導(dǎo)體是指易于注入電子的半導(dǎo)體材料，，本質(zhì)上是型有機(jī)半導(dǎo)體是指更易注入空穴的半導(dǎo)體材料，本質(zhì)上是分的有機(jī)半導(dǎo)體屬于空穴傳導(dǎo)，為 p 型有機(jī)物，例如并五說，有機(jī)物中載流子的輸運(yùn)可以分為兩種類型：一種是以率材料，另一種是以窄能帶實(shí)現(xiàn)載流子傳輸?shù)母哌w移率材物的基本輸運(yùn)模式。半導(dǎo)體與金屬的界面導(dǎo)體與金屬的界面電子結(jié)構(gòu)是有機(jī)電子學(xué)的重要研究方向用的關(guān)鍵問題。按照相互作用的強(qiáng)弱來分，由弱到強(qiáng)共有飽和烴與潔凈的金屬之間的作用力最弱，其次是 π 共軛分鈍化金屬的界面，再次是 π 共軛分子與不發(fā)生反應(yīng)的金屬分子與發(fā)生反應(yīng)的金屬界面，最強(qiáng)的是本征偶極的 π 共軛。

第 1 章 引言能級(jí)排列同界面間的相互作用及偶極壘并不能簡(jiǎn)單地由金屬及有機(jī)物的功同，偶極勢(shì)壘普遍存在于幾乎所有的 的基本物化性質(zhì)高分子被合成以來[3,4]，本征導(dǎo)電高分熱潮就從未消退。在近十幾年來，本的工業(yè)產(chǎn)品[5,6]，以其優(yōu)異的電學(xué)特EDOT)是其中一類很重要的高分子，為了更方便地制備器件，PEDOT 通 和 PSS 的結(jié)構(gòu)式如圖 1.2。其中(a)是
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP333

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2580077