【摘要】：有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器(Organic Diode Memories,ODMs)是未來信息存儲(chǔ)技術(shù)的重要方向,基于納米粒子摻雜的有機(jī)薄膜二極管是有效地設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器件與優(yōu)化存儲(chǔ)性能的重要途徑.本文介紹了納米粒子摻雜的有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器的基本原理、存儲(chǔ)類型、器件結(jié)構(gòu)以及制備方式,綜述了納米粒子的類型、形貌、摻雜濃度、表面修飾及主體材料對(duì)器件存儲(chǔ)性能的影響,并在此基礎(chǔ)上深入討論了納米粒子摻雜的三種存儲(chǔ)可能機(jī)制:絲狀電導(dǎo)機(jī)制、場(chǎng)致電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制和載流子的捕獲與釋放機(jī)制.最后,指出了該領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn),并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望.
【圖文】：

2015年9月第60卷第25期2406多次型存儲(chǔ)器(WriteOnceReadManytimes,WORM)和可重復(fù)讀寫多次的閃存型存儲(chǔ)器(Flashmemory).WORM型存儲(chǔ)器信息一旦寫入就不會(huì)被擦除,具有反復(fù)讀取的特征,這種存儲(chǔ)功能可以保證其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)楦鞣N意外而丟失或被修改,因此可以用于對(duì)重要數(shù)據(jù)的存檔或射頻標(biāo)簽等領(lǐng)域,其典型的存儲(chǔ)曲線如圖2(a)[5]所示.閃存型存儲(chǔ)器可以在不同的電信號(hào)作用下反復(fù)執(zhí)行寫入、讀娶擦除等信息操作,這種具有可重寫功能的非易失性存儲(chǔ)器,已廣泛應(yīng)用于電腦硬盤存儲(chǔ)和優(yōu)盤存儲(chǔ)等之中,其典型的存儲(chǔ)曲線如圖2(b)[6]所示.2納米粒子摻雜型有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器器件結(jié)構(gòu)和制備方法2.1納米粒子摻雜型有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器器件結(jié)構(gòu)在納米粒子摻雜的有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器中,有機(jī)材料通常充當(dāng)摻雜的主體(Matrix),按照納米粒子在主體材料摻雜位置不同,可分為混摻結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu),其中層狀結(jié)構(gòu)的器件又可以分為浮柵式結(jié)構(gòu)和接觸式結(jié)構(gòu).混摻結(jié)構(gòu)的二極管存儲(chǔ)器,是指納米粒子分散地?fù)诫s在有機(jī)主體材料中,這兩者的分散體系所形成的活性層薄膜夾于底、頂兩電極之間,如圖3(a)所示.2009年Son等人[7]報(bào)道了器件結(jié)構(gòu)PET/ITO/PMMA+ZnONPs/Al的有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器,采用PET柔性襯底,把ZnONPs均勻摻雜在聚合物介電材料PMMA中,表現(xiàn)出WORM型存儲(chǔ)特性.層狀結(jié)構(gòu)是指納米粒子與充當(dāng)主體的活性層材料各自成層,共同構(gòu)成整個(gè)存儲(chǔ)活性層.如果納米粒子層被夾在有機(jī)主體材料之內(nèi),則稱為浮柵結(jié)構(gòu),如圖3(b)所示.2006年Jung等人[2]報(bào)道的器件結(jié)構(gòu)為Al/PI/ZnONPs/PI/p-Si二極管存儲(chǔ)器,其中聚合物介電材料聚酰亞胺(PI)作為主體材料,第一層PI是在Si表面熱聚合而成,充當(dāng)隧穿層,ZnONPs采用熱蒸鍍的方式在PI表面形成納米浮柵層,第二層PI充當(dāng)絕緣層,由?

2407評(píng)述圖3(網(wǎng)絡(luò)版彩色)納米粒子摻雜的有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)示意圖.(a)混摻型;(b)浮柵型;(c)底接觸型;(d)頂接觸型Figure3(coloronline)Typicalconfigurationofnanoparticleshybridorganicdiodememorydevices.(a)mixed-type;(b)floatinggate-type;(c)bottomcontact-type;(d)topcontact-type從2%到5%不斷增加,器件的寫入電壓逐漸從9V減小到4V.這是因?yàn)楦邷赝嘶鸷透邠诫s濃度會(huì)導(dǎo)致PCBM團(tuán)簇,當(dāng)摻雜比例為7%時(shí),在電子透射顯微鏡(Transmissionelectronmicroscope,TEM)下可觀測(cè)到PCBM的大團(tuán)簇已經(jīng)貫穿了整個(gè)活性層,將上下電極連接起來,所以存儲(chǔ)器僅表現(xiàn)出高導(dǎo)電態(tài)的特性,存儲(chǔ)特性隨之消失.另外,由于納米粒子與有機(jī)主體材料共混成膜過程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的聚合或者相分離[10],從而導(dǎo)致活性層與器件電極之間的界面不均一,反映到存儲(chǔ)器性能上即表現(xiàn)為同一器件中不同存儲(chǔ)單元(cell)的存儲(chǔ)特性各異,可重復(fù)性差,進(jìn)而影響器件的穩(wěn)定性和壽命[11].Xu等人[12]就發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)為Au/PEDOT+PSS/Si的有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器中,由于PEDOT與PSS的相分離使導(dǎo)電性消失.Lee等人[13]發(fā)現(xiàn)PEDOT和PSS的不均勻混合會(huì)產(chǎn)生不同的電子態(tài).而對(duì)于層狀結(jié)構(gòu)而言,納米粒子層的厚度和粒徑均會(huì)對(duì)存儲(chǔ)器的性能產(chǎn)生影響.如2013年Bo等人[14]報(bào)道的結(jié)構(gòu)為ITO/AgNPs/Alq3/Al的有機(jī)半導(dǎo)體二極管電存儲(chǔ)器,將經(jīng)過3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)修飾后的ITO浸入銀膠體溶液,浸漬的時(shí)間分別為48,24和12h,在ITO電極上自組裝了不同厚度的AgNPs,隨著厚度的增加,器件的ON態(tài)和OFF態(tài)電流都逐漸增大.此外,當(dāng)層與層之間是通過蒸鍍或旋涂方式成膜時(shí),會(huì)產(chǎn)生體相分離或是互混溶解,進(jìn)而影響存儲(chǔ)性能的可重復(fù)性.2004年Ouisse等人[15]采用薄膜轉(zhuǎn)移的方式解決了先后旋

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2582403