本文關(guān)鍵詞：有機(jī)共軛小分子電存儲器件性能的界面調(diào)控

  更多相關(guān)文章： 有機(jī)小分子 電存儲 界面調(diào)控 電極修飾

【摘要】：隨著信息技術(shù)在人們生活中的廣泛應(yīng)用,數(shù)據(jù)的高效存儲成為了制約信息技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸。傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體材料由于其自身尺寸的限制,逐漸已經(jīng)無法滿足人們的日常需求。有機(jī)電存儲材料由于其工藝簡單、結(jié)構(gòu)可設(shè)計、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)有望成為信息存儲技術(shù)的主要載體。然而,目前的電存儲器件研究中,通過單一的分子設(shè)計手段對器件性能改善程度有限,無法達(dá)到實際應(yīng)用的要求,需要多種手段綜合運(yùn)用提高器件性能。另一方面,在有機(jī)光電領(lǐng)域,界面調(diào)控在增強(qiáng)器件性能方面效果顯著,得到了廣泛研究。遺憾的是,該技術(shù)尚未在有機(jī)電存儲領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文率先從界面調(diào)控的角度入手,通過對有機(jī)電存儲器件中底電極/功能層界面、功能層內(nèi)晶疇/晶疇界面、功能層/頂電極界面的調(diào)控,初步探究界面調(diào)控對有機(jī)電存儲器件性能的影響。研究內(nèi)容主要從以下三個方面展開:(1)ITO基底與有機(jī)分子層界面對有機(jī)電存儲器件性能的影響:設(shè)計合成了具有雙電荷陷阱的有機(jī)共軛小分子PTZ-PTZO-CN,基于該分子進(jìn)行器件制備。通過在ITO基底表面引入膦酸衍生物進(jìn)行修飾,利用膦酸衍生物具備的功能基團(tuán)改變基底/功能層界面。界面調(diào)控有效降低了器件的開啟電壓,使得器件在有效電壓內(nèi)三進(jìn)制穩(wěn)定性得到了極大的提高。通過XRD和GISRAX的表征,發(fā)現(xiàn)這樣的改變是由于在ITO基底引入膦酸衍生物后,由于膦酸衍生物所具有的功能基團(tuán),改變了基底/功能層界面,對功能層有機(jī)共軛小分子的堆積產(chǎn)生誘導(dǎo)作用,改善了有機(jī)共軛小分子在薄膜內(nèi)部的堆積,提高了載流子遷移率,最終降低了開啟電壓。通過研究,證實了隨著基底/功能層界面的調(diào)控,能夠影響電存儲器件中功能層的堆積,對有機(jī)電存儲器件的重現(xiàn)性產(chǎn)生較大的影響,為今后設(shè)計低能耗、更可靠的多進(jìn)制存儲器件提供參考。(2)功能層中晶疇/晶疇界面對器件性能的影響:通過對苯環(huán)取代基位置的調(diào)節(jié),設(shè)計合成了一組位置異構(gòu)分子α-PBT和β-PBT,改變功能層中分子晶粒尺寸,調(diào)節(jié)功能層中有機(jī)共軛小分子的晶疇/晶疇界面。將這兩個化合物分別制成三明治結(jié)構(gòu)的薄膜器件進(jìn)行電存儲性能測試,發(fā)現(xiàn)兩個分子器件均表現(xiàn)出二進(jìn)制非易失性(WORM)性能,但是他們的開啟電壓存在較大的差異。通過測試發(fā)現(xiàn),隨著分子中苯環(huán)取代基位置的改變,兩個分子的空間構(gòu)型發(fā)生了變化,使得分子薄膜內(nèi)的結(jié)晶方式發(fā)生了改變,最終對兩個分子薄膜中的晶粒尺寸產(chǎn)生了影響。β-PBT分子的晶粒明顯比α-PBT分子的晶粒大,在相同距離下,晶粒大的分子其晶界數(shù)量更少,使得載流子傳輸更易,器件開啟電壓降低。這說明在有機(jī)電存儲器件中,有機(jī)共軛小分子的晶疇/晶疇界面勢能極大地影響著器件性能。調(diào)控功能層有機(jī)共軛小分子晶疇/晶疇界面,對降低器件能耗具有重要作用,為后續(xù)設(shè)計低能耗高性能的存儲器件提供參考。(3)功能層/頂電極界面對有機(jī)電存儲器件性能的影響:設(shè)計合成了兩個以吩噻嗪和三苯胺為骨架的donor-accepter-donor(D-A-D)結(jié)構(gòu)的有機(jī)共軛小分子,通過對吩噻嗪基團(tuán)中的硫原子進(jìn)行不同程度的氧化,來比較功能層薄膜表面形貌及電存儲性能的差異。實驗結(jié)果表明吩噻嗪基團(tuán)中的砜基相比于亞砜基團(tuán)的吸電子能力明顯增強(qiáng),同樣表現(xiàn)出二進(jìn)制SRAM型存儲類型的器件,吸電子能力更強(qiáng)的分子TPA-PTD對應(yīng)的器件具有更長的回復(fù)時間,而具有更加粗糙表面形貌的TPA-PTO分子則擁有更高的開啟電壓。功能層/頂電極界面的粗糙程度,將影響頂電極到功能層的界面注入能壘,影響器件的能耗。這種通過調(diào)節(jié)功能層/頂電極界面接觸,來改善器件的存儲性能的思路為器件能耗的降低指明了新的道路。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)小分子 電存儲 界面調(diào)控 電極修飾
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;O621.2
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-36
• 1.1 信息存儲材料的概況11-12
• 1.1.1 引言11
• 1.1.2 信息存儲材料的分類11-12
• 1.2 有機(jī)電存儲材料的基礎(chǔ)12-19
• 1.2.1 引言12
• 1.2.2 有機(jī)電存儲材料的器件結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.3 有機(jī)電存儲材料的存儲類型13-14
• 1.2.4 有機(jī)電存儲材料的種類14-17
• 1.2.5 有機(jī)電存儲器件的制備工藝17-19
• 1.3 有機(jī)半導(dǎo)體器件的界面19-32
• 1.3.1 引言19
• 1.3.2 載流子的注入模型19-21
• 1.3.3 底電極ITO基底的修飾21-25
• 1.3.4 功能層內(nèi)堆積的改善與調(diào)控25-28
• 1.3.5 功能層與金屬電極間界面調(diào)節(jié)28-32
• 1.4 本論文的目的意義及研究內(nèi)容32-36
• 1.4.1 本論文選題的目的和意義32-33
• 1.4.2 本論文的研究內(nèi)容33-34
• 1.4.3 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)34-36
• 第二章 膦酸分子修飾ITO基底表界面對電存儲器件性能的影響36-51
• 2.1 引言36-38
• 2.2 實驗部分38-42
• 2.2.1 實驗原料及主要試劑38
• 2.2.2 分子合成步驟38-40
• 2.2.3 ITO玻璃清洗及處理40-41
• 2.2.4 有機(jī)電存儲存儲器件的制備41
• 2.2.5 分析測試及器件制備儀器41-42
• 2.3 結(jié)果與討論42-50
• 2.3.1 ITO基底表面表征與測試42-44
• 2.3.2 器件的性能表征與測試44-46
• 2.3.3 分子測試與表征46-50
• 2.4 本章小結(jié)50-51
• 第三章 共軛分子位置異構(gòu)調(diào)控晶疇界面對電存儲器件性能的影響51-62
• 3.1 引言51-52
• 3.2 實驗部分52-54
• 3.2.1 實驗原料及主要試劑52
• 3.2.2 分子合成步驟52-53
• 3.2.3 分析測試及器件制備儀器53-54
• 3.2.4 器件的制備54
• 3.3 結(jié)果與討論54-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 雜環(huán)分子中不同氧化態(tài)硫?qū)Ρ∧け砻嫘蚊布半姶鎯π阅艿挠绊?/span>62-72
• 4.1 引言62-63
• 4.2 實驗部分63-66
• 4.2.1 實驗原料及主要試劑63
• 4.2.2 分子合成步驟63-65
• 4.2.3 分析測試及器件制備儀器65
• 4.2.4 器件的制備65-66
• 4.3 結(jié)果與討論66-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 結(jié)論72-74
• 5.1 全文總結(jié)72-73
• 5.2 本文存在的問題與展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-85
• 攻讀學(xué)位期間整理及公開發(fā)表的論文85-86
• 致謝86-87

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7 陳飛;應(yīng)用于飛機(jī)電路板修理的專用程序存儲器件讀寫裝置的研制[D];南京航空航天大學(xué);2014年

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本文編號：714391