本文關(guān)鍵詞：生物分子與共軛聚合物雙層結(jié)構(gòu)有機(jī)電存儲器的研究

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【摘要】：生物分子具有環(huán)境友好、易獲取和獨特的電性能等優(yōu)點,逐漸被應(yīng)用到有機(jī)電子器件中。為了把生物分子應(yīng)用于有機(jī)電存儲器中,本論文研究了基于生物分子與共軛聚合物雙層結(jié)構(gòu)的有機(jī)電存儲器,生物分子包括氨基酸、多肽和蛋白質(zhì),分別采用了電泳法、水熱法和溶液旋涂法在透明導(dǎo)電電極ITO上制備生物分子層,從而制備、測試、表征了整個存儲器件,研究其存儲原理。采用電泳法分別制備了天冬氨酸、精氨酸、丙氨酸三種生物分子層在透明導(dǎo)電電極ITO上,基于這三種氨基酸制備的ITO/biomolecules/MEH-PPV/Al器件,相對于無生物分子層的ITO/MEH-PPV/Al器件都表現(xiàn)出遲滯現(xiàn)象,具有雙穩(wěn)態(tài)特性,基于天冬氨酸的器件獲得了最大的兩個電流態(tài)的差值110 nA。另外,改變電泳天冬氨酸的時間,研究發(fā)現(xiàn)增加電泳的時間,器件的兩個穩(wěn)態(tài)的電流差值有增加趨勢,并且在電泳5 h時器件的電流具有突變特性,其開關(guān)比最大可以達(dá)到6×102。生長生物分子層的方法不同,生物分子的狀態(tài)會不同,器件的存儲特性則會改變。為了提升器件存儲性能,采用水熱法代替電泳法,把雙甘氨二肽、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸四種生物分子生長在ITO上,獲得了基于雙甘氨二肽、丙氨酸、天冬氨酸Flash型有機(jī)非易失電存儲器件和基于谷氨酸的WORM型有機(jī)非易失電存儲器件,分別都獲得了比較優(yōu)異的存儲性能,最高的開關(guān)比分別為106、106、105和105,響應(yīng)速度都不大于20 ns,具有較長的保持時間。其與無生物分子層并沒有存儲特性的ITO/MEH-PPV/Al器件相比,表明生物分子層對器件的存儲功能具有至關(guān)重要的作用。另外,我們研究了生物分子的生長時間和聚合物的厚度對器件性能的影響,發(fā)現(xiàn)器件的存儲性能會有所改變,但前者對器件的影響大于后者。采用更為簡便的溶液旋涂法,在ITO上旋涂一層生物分子包括雙甘氨二肽、牛血清蛋白、天冬氨酸、谷氨酸,同樣制備了ITO/biomolecules/MEH-PPV/Al存儲器件,獲得了除基于雙甘氨二肽的器件為Flash型有機(jī)非易失存儲器以外,其余為WORM型有機(jī)非易失存儲器。四種器件的響應(yīng)速度都不大于20 ns,具有很長的保持時間,且研究發(fā)現(xiàn)WORM型存儲器件的保持性能普遍比Flash型存儲器件的保持性能好。最后,對器件的I-V曲線進(jìn)行了擬合研究其存儲機(jī)制,可得到器件中載流子在OFF態(tài)時,符合SCLC模型和熱電子注入模型;在ON態(tài)時,為歐姆傳導(dǎo)模型。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)電存儲 非易失閃存 生物分子 共軛聚合物
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 有機(jī)電存儲器12-22
• 1.2.1 有機(jī)電存儲器件的基本概念12-14
• 1.2.2 有機(jī)電存儲器件的結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.3 有機(jī)電存儲材料15
• 1.2.4 有機(jī)電存儲器件的特征I-V曲線15-17
• 1.2.5 有機(jī)電存儲器的存儲機(jī)理17-22
• 1.3 基于生物材料的有機(jī)電存儲器件22-24
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容及意義24-25
• 第2章 實驗材料和方法25-32
• 2.1 實驗材料25-27
• 2.1.1 實驗所需材料25
• 2.1.2 生物材料與MEH-PPV25-27
• 2.2 有機(jī)電存儲器件的制備27-30
• 2.2.1 實驗儀器與設(shè)備27
• 2.2.2 器件制備過程27-30
• 2.3 有機(jī)電存儲器件的表征30-31
• 2.3.1 器件的電性能測試30
• 2.3.2 器件的結(jié)構(gòu)和薄膜表征30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 電泳法制備生物分子層電存儲器32-38
• 3.1 引言32
• 3.2 電泳法制備生物分子層32-34
• 3.2.1 電泳制備過程及其原理32-33
• 3.2.2 氨基酸/ITO界面的SEM分析33-34
• 3.3 電泳法生長氨基酸的器件34-35
• 3.3.1 器件的I-V曲線分析34-35
• 3.4 改變工藝參數(shù)對器件的影響35-37
• 3.4.1 天冬氨酸生長時間對器件的影響35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 水熱法制備生物分子層電存儲器38-62
• 4.1 引言38
• 4.2 水熱法制備生物分子層38-41
• 4.2.1 水熱法制備過程及其原理38-39
• 4.2.2 生物分子/ITO界面的SEM分析39-41
• 4.3 無生物分子層的器件41
• 4.4 水熱法生長雙甘氨二肽的器件41-47
• 4.4.1 器件的I-V曲線分析41-42
• 4.4.2 器件的性能參數(shù)測試與分析42-44
• 4.4.3 雙甘氨二肽生長時間對器件的影響44-45
• 4.4.4 聚合物MEH-PPV層厚度對器件的影響45-46
• 4.4.5 不同聚合物器件的研究46-47
• 4.5 水熱法生長丙氨酸的器件47-51
• 4.5.1 器件的I-V曲線分析47-48
• 4.5.2 器件的性能參數(shù)測試與分析48-49
• 4.5.3 丙氨酸生長時間對器件的影響49-50
• 4.5.4 聚合物MEH-PPV層厚度對器件的影響50-51
• 4.6 水熱法生長天冬氨酸的器件51-55
• 4.6.1 器件的I-V曲線分析51-52
• 4.6.2 器件的性能參數(shù)測試與分析52-53
• 4.6.3 天冬氨酸生長時間對器件的影響53-54
• 4.6.4 聚合物MEH-PPV層厚度對器件的影響54-55
• 4.7 水熱法生長谷氨酸的器件55-56
• 4.7.1 器件的I-V曲線分析55-56
• 4.7.2 器件的響應(yīng)速度和保持性能56
• 4.8 器件的存儲原理56-60
• 4.9 本章小結(jié)60-62
• 第5章 旋涂法制備生物分子層電存儲器62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 旋涂法制備生物分子層62-63
• 5.2.1 制備過程62
• 5.2.2 旋涂制備生物分子薄膜的形態(tài)62-63
• 5.3 旋涂法制備雙甘氨二肽的器件63-66
• 5.3.1 器件的I-V曲線分析63-64
• 5.3.2 器件的性能參數(shù)測試與分析64-65
• 5.3.3 雙甘氨二肽的濃度對器件的影響65-66
• 5.4 旋涂法制備牛血清蛋白的器件66-68
• 5.4.1 器件的I-V曲線分析66-67
• 5.4.2 器件的響應(yīng)速度和保持性能67-68
• 5.5 旋涂法制備天冬氨酸的器件68-69
• 5.5.1 器件的I-V曲線分析68
• 5.5.2 器件的響應(yīng)速度和保持性能68-69
• 5.6 旋涂法制備谷氨酸的器件69-71
• 5.6.1 器件的I-V曲線分析69-70
• 5.6.2 器件的響應(yīng)速度和保持性能70-71
• 5.7 旋涂生物分子層器件的存儲原理71-73
• 5.8 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81

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