發(fā)布時(shí)間：2017-08-21 18:18

  本文關(guān)鍵詞：有機(jī)共軛小分子電存儲(chǔ)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(chǔ) 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(chǔ)成為了制約信息技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料由于其自身尺寸的限制,逐漸已經(jīng)無(wú)法滿足人們的日常需求。有機(jī)電存儲(chǔ)材料由于其工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)有望成為信息存儲(chǔ)技術(shù)的主要載體。然而,目前的電存儲(chǔ)器件研究中,通過(guò)單一的分子設(shè)計(jì)手段對(duì)器件性能改善程度有限,無(wú)法達(dá)到實(shí)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(chǔ)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(guò)對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)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(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件性能的影響。研究?jī)?nèi)容主要從以下三個(gè)方面展開(kāi):(1)ITO基底與有機(jī)分子層界面對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件性能的影響:設(shè)計(jì)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(guò)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(kāi)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(guò)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(duì)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(kāi)啟電壓。通過(guò)研究,證實(shí)了隨著基底/功能層界面的調(diào)控,能夠影響電存儲(chǔ)器件中功能層的堆積,對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件的重現(xiàn)性產(chǎn)生較大的影響,為今后設(shè)計(jì)低能耗、更可靠的多進(jìn)制存儲(chǔ)器件提供參考。(2)功能層中晶疇/晶疇界面對(duì)器件性能的影響:通過(guò)對(duì)苯環(huán)取代基位置的調(diào)節(jié),設(shè)計(jì)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(gè)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(chǔ)性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)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(kāi)啟電壓存在較大的差異。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),隨著分子中苯環(huán)取代基位置的改變,兩個(gè)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(duì)兩個(gè)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(kāi)啟電壓降低。這說(shuō)明在有機(jī)電存儲(chǔ)器件中,有機(jī)共軛小分子的晶疇/晶疇界面勢(shì)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(duì)降低器件能耗具有重要作用,為后續(xù)設(shè)計(jì)低能耗高性能的存儲(chǔ)器件提供參考。(3)功能層/頂電極界面對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件性能的影響:設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)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(guò)對(duì)吩噻嗪基團(tuán)中的硫原子進(jìn)行不同程度的氧化,來(lái)比較功能層薄膜表面形貌及電存儲(chǔ)性能的差異。實(shí)驗(yàn)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(chǔ)類型的器件,吸電子能力更強(qiáng)的分子TPA-PTD對(duì)應(yīng)的器件具有更長(zhǎng)的回復(fù)時(shí)間,而具有更加粗糙表面形貌的TPA-PTO分子則擁有更高的開(kāi)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(guò)調(diào)節(jié)功能層/頂電極界面接觸,來(lái)改善器件的存儲(chǔ)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(chǔ) 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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(chǔ)材料的概況11-12
• 1.1.1 引言11
• 1.1.2 信息存儲(chǔ)材料的分類11-12
• 1.2 有機(jī)電存儲(chǔ)材料的基礎(chǔ)12-19
• 1.2.1 引言12
• 1.2.2 有機(jī)電存儲(chǔ)材料的器件結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.3 有機(jī)電存儲(chǔ)材料的存儲(chǔ)類型13-14
• 1.2.4 有機(jī)電存儲(chǔ)材料的種類14-17
• 1.2.5 有機(jī)電存儲(chǔ)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?jī)?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?jī)?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(duì)電存儲(chǔ)器件性能的影響36-51
• 2.1 引言36-38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分38-42
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)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(chǔ)存儲(chǔ)器件的制備41
• 2.2.5 分析測(cè)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(cè)試42-44
• 2.3.2 器件的性能表征與測(cè)試44-46
• 2.3.3 分子測(cè)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(duì)電存儲(chǔ)器件性能的影響51-62
• 3.1 引言51-52
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分52-54
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)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(cè)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?chǔ)性能的影響62-72
• 4.1 引言62-63
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分63-66
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)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(cè)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(wèn)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(kāi)發(fā)表的論文85-86
• 致謝86-87

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