本文關鍵詞：共軛有機分子端基結構調控器件存儲性能研究

  更多相關文章： 共軛有機分子 相變轉變 平面夾角 有機晶體 電存儲

【摘要】：進入二十一世紀以來,信息量呈爆炸式增長,相應對信息存儲技術的要求也是快速發(fā)展與之匹配。傳統(tǒng)的基于無機材料的存儲技術由于制作成本高、加工尺寸技術瓶頸、存儲密度低等方面的原因已經發(fā)展至極限,因此追求更小體積、攜帶方便、易于使用的超高密度信息存儲器件成為研究的熱點。有機電存儲材料具備加工成本低、分子結構設計性強、機械性能好以及制備工藝簡單等優(yōu)點已引起國內外研究者的興趣,并且有望成為下一代高性能數據存儲材料的首選。本文基于咔唑、萘酐、異靛等基團進行分子結構設計合成有機分子,通過分子末端基團的調控,進行了多機理實現(xiàn)側鏈共軛聚合物多進制信息存儲的研究以及分子平面夾角和有機分子晶體中分子排列方向對三明治結構器件電荷傳導和存儲行為的研究,具體為如下三個方面:(一)相變和電荷轉移雙機理調控實現(xiàn)三進制信息存儲:設計合成了兩種側鏈共軛均聚物PCzNIC6和PNCzNIC6,并分別制備了器件,兩者在分子結構上的差異表現(xiàn)為PNCz NIC6的共軛結構末端含有強吸電子基團硝基。兩者所制備的器件在持續(xù)的電壓掃描下可以從OFF態(tài)先到ON1態(tài)再到ON2態(tài)發(fā)生電流突變,這三個導電態(tài)說明該兩種器件具備三進制信息存儲的功能。然而基于PCzNIC6所制備的器件在到達ON2態(tài)后電壓關閉會自動回復到ON1態(tài),該行為證明其為隨機動態(tài)信息存儲(Dynamic Random Access Memory,DRAM)類型,反之PNCzNIC6的器件則到達ON2態(tài)后一直停留在最高導態(tài),證明其為永久性存儲(Write Once Read Many times Memory,WORM)類型。通過對OFF態(tài)和ON1態(tài)薄膜XRD、熒光光譜和電子衍射的表征,證明了兩種材料制備的薄膜在OFF態(tài)到ON1態(tài)的過程無定形態(tài)向晶態(tài)轉變的過程,這是相變的過程。隨后ON1到ON2態(tài)的轉變是萘酰亞胺和咔唑之間的電荷轉移的過程,PCzNIC6因為萘酰亞胺的吸電子能力較弱,因此其所形成的電荷陷阱對捕捉的電荷控制能力較弱,從而電場撤除后其變現(xiàn)為可回復的DRAM類型,而對于PNCzNIC6中的末端基團有一個強吸電子基團硝基,其捕捉和控制所轉移的電荷能力較強,其飽和后可以保持器件一直在ON2從而表現(xiàn)出WORM的存儲類型。因此基于這兩種材料制備的存儲器件是相變和電荷轉移兩種機理聯(lián)合調控實現(xiàn)的三進制存儲。這種基于相變的多進制信息存儲材料將為今后穩(wěn)定、長效的多進制信息存儲材料的研制打開了新的研究方向。(二)分子平面夾角不同在電存儲器件中的研究:設計合成了以異靛作為電子受體、苯并噻吩和苯并呋喃分別為電子供體的兩個有機小分子(ID(BT)2和ID(BF)2,期望通過調控分子內的平面性來研究分子的電存儲性能。研究結果表明,隨著苯并雜環(huán)化合物中的雜原子從S原子到O原子變化,有機分子的二面角從23°轉變到0.3°。隨著分子內夾角的變小,分子的電存儲性能由SRAM變換到DRAM型存儲類型。這是由于在電壓作用下,器件中的電子由富電子基團轉移到缺電子基團,在撤除電壓后,電子將要回復到原狀態(tài),但是由于分子內二面夾角不同,較大的二面夾角不利于電子的快速回復,因此ID(BT)2器件表現(xiàn)出SRAM型存儲。然而,ID(BF)分子內夾角為0.3°,分子平面性好,有利于電子的快速回復,因此ID(BF)2器件展現(xiàn)出DRAM型存儲特性。這一研究為以后通過改變分子內二面夾角的度數實現(xiàn)不同類型的電存儲特性提供了重要參考。(三)有機分子晶體在電存儲器件中的研究:本章基于異靛、氰基苯和三氟甲基苯基團,設計合成了A-D-A型有機小分子IDCN和IDCF3。有機小分子IDCN和IDCF3的共軛面大,分子間的作用力較強,分子可以通過分子自組裝形成有機晶體,通過改變分子的末端基團來調控分子的結晶性能,通過控制混合溶劑揮發(fā)速度來生長一定尺寸較規(guī)整的有機單晶微米線,制備成晶體器件,研究其有機單晶器件的電存儲性能。研究結果表明,IDCF3和IDCN晶體器件表現(xiàn)出三進制WORM型存儲行為。
【關鍵詞】：共軛有機分子 相變轉變 平面夾角 有機晶體 電存儲
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;O621.2
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 引言12
• 1.2 相變存儲材料的研究進展12-20
• 1.2.1 無機相變材料13-18
• 1.2.2 高分子相變材料18-20
• 1.3 分子平面夾角在有機半導體中的研究進展20-24
• 1.4 有機分子晶體在半導體器件中的應用研究24-29
• 1.4.1 有機晶體的制備方法24-26
• 1.4.2 有機晶體的制備以及應用26-29
• 1.5 本論文的目的意義以及研究內容29-32
• 1.5.1 本論文選題的目的和意義29
• 1.5.2 本論文的研究內容29-31
• 1.5.3 本論文的創(chuàng)新點31-32
• 第二章 側鏈共軛聚合物相變及電荷轉移雙機理調控實現(xiàn)三進制電存儲性能研究32-45
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實驗部分33-37
• 2.2.1 實驗原料和試劑33
• 2.2.2 合成過程33-36
• 2.2.3 測試儀器36-37
• 2.2.4 電存儲器件制備37
• 2.3 結果與討論37-44
• 2.3.1 聚合物p Cz NIC6和p NCz NIC6表征37-38
• 2.3.2 薄膜形貌38-39
• 2.3.3 光學和電化學性能39-40
• 2.3.4 電流電壓性能40-42
• 2.3.5 存儲機理42-44
• 2.4 本章小結44-45
• 第三章 調控分子內平面夾角對電存儲器件性能影響的研究45-57
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實驗部分46-49
• 3.2.1 實驗原料和試劑46
• 3.2.2 合成步驟46-48
• 3.2.3 測試儀器48
• 3.2.4 器件制備48-49
• 3.3 結果與討論49-56
• 3.3.1 有機小分子ID(BT)2 和ID(BF)2 的熱穩(wěn)定性測試49-50
• 3.3.2 薄膜形貌50-51
• 3.3.3 光學和電化學性能51-52
• 3.3.4 I-V性能測試52-54
• 3.3.5 存儲機理54-56
• 本章小結56-57
• 第四章 有機分子晶體在電存儲器件中的研究57-70
• 4.1 引言57
• 4.2 實驗部分57-60
• 4.2.1 實驗原料及主要試劑57-58
• 4.2.2 合成步驟58-59
• 4.2.3 測試儀器59-60
• 4.2.4 器件制備60
• 4.3 結果與討論60-69
• 4.3.1 熱失重分子以及差示掃描量熱分析60-61
• 4.3.2 薄膜形態(tài)61-64
• 4.3.3 光學和電化學性能64-66
• 4.3.4 電流電壓（I-V）性能66-68
• 4.3.5 存儲機理68-69
• 4.4 本章小結69-70
• 第五章 結論70-72
• 5.1 全文總結70-71
• 5.2 存在的問題與展望71-72
• 參考文獻72-82
• 攻讀碩士學位期間整理以及公開發(fā)表的論文82-83
• 致謝83-84

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前9條

1 賈曉林,楊久俊;Zn:Fe:LiNbO_3晶體光存儲性能的研究[J];人工晶體學報;1997年Z1期

2 王義杰;劉威;范葉霞;于峰;孫亮;關承祥;徐玉恒;;近化學計量比Fe:Mg:LiNbO_3晶體生長與其存儲性能[J];硅酸鹽學報;2009年11期

3 朱金鑫;沈美慶;呂良方;王軍;王建強;;低于300°C時兩種氧化鈰材料對稀燃階段NO_x存儲性能的影響[J];物理化學學報;2014年08期

4 ;SD卡進入新速度時代[J];影像材料;2005年06期

5 孫亮;楊春暉;徐玉恒;趙連城;;Zr:Fe:LiNbO-(3)晶體的關聯(lián)存儲性能[J];激光技術;2009年05期

6 王軍,徐悟生,王銳;In∶Ce∶Cu∶LiNbO_3晶體的生長及存儲性能研究[J];人工晶體學報;2003年01期

7 王暉;段連運;謝有暢;;BaCO_3在γ-Al_2O_3載體上的分散及其NO_x存儲性能[J];催化學報;2005年12期

8 王銳;周楠;楊春暉;劉欣榮;徐玉恒;;In:Mn:Fe:LiNbO_3晶體光存儲性能研究[J];材料科學與工藝;2006年03期

9 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數據庫 前2條

1 徐超;冷雪松;范葉霞;楊春輝;;Zr:Mn:Fe:LiNbO_3晶體的存儲性能[A];第15屆全國晶體生長與材料學術會議論文集[C];2009年

2 孫亮;王藩侯;高增輝;肖尚輝;李強;徐玉恒;;Hf:Fe:Cu:LiNbO_3晶體的光折變性能和存儲性能的增強研究[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-06晶體結構、缺陷和表征[C];2012年

中國重要報紙全文數據庫 前2條

1 本報記者 郭平;IBM高端存儲性能再攀升[N];計算機世界;2012年

2 ;青年組獲獎方案及點評選登[N];計算機世界;2002年

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 劉全;基于偶氮骨架的多進制電存儲有機分子的設計合成及結構調控對存儲性能的影響[D];蘇州大學;2016年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 孫佳林;云對象存儲性能基準測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];華中科技大學;2014年

2 吳林鑫;側鏈含芘，，萘酰亞胺小分子單體及聚合物的合成及其電存儲性能的研究[D];蘇州大學;2016年

3 胡海艷;共軛有機分子端基結構調控器件存儲性能研究[D];蘇州大學;2016年

4 顧錢鋒;1,3,4-VA二唑共軛骨架有機小分子的多進制電存儲性能研究[D];蘇州大學;2016年

5 張春玉;含吡啶聚合物的合成及其分子結構調控對電存儲性能的影響[D];蘇州大學;2016年

6 何東偉;含咔唑、萘酐基團聚合物的合成及其電存儲性能的研究[D];蘇州大學;2014年

7 葉飛龍;末端功能化含氮聚合物的合成及其電存儲性能的研究[D];蘇州大學;2014年

8 王棟;二苯砜—偶氮類化合物的合成及其電存儲性能的研究[D];蘇州大學;2012年

9 蘇哲;含苯并噻唑的小分子的合成與電存儲性能的研究[D];蘇州大學;2014年

10 陸蔡健;含吡唑啉有機小分子及其側鏈型聚合物的電存儲性能研究[D];蘇州大學;2015年

本文編號：579736