發(fā)布時(shí)間：2019-11-04 13:10

【摘要】：隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也伴隨著信息爆炸式的增長(zhǎng),基于摩爾定律的傳統(tǒng)無機(jī)硅存儲(chǔ)器件最終將接近其理論存儲(chǔ)容量極限。因此設(shè)計(jì)合成具有高信息存儲(chǔ)密度的存儲(chǔ)材料和半導(dǎo)體器件是替代硅材料的有效方法之一并有著極其重要的意義�；谟袡C(jī)共軛小分子材料的存儲(chǔ)器具有成本低,易于分離純化,易于加工,響應(yīng)快速,功耗低等諸多優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型存儲(chǔ)材料。近年來有機(jī)共軛小分子存儲(chǔ)材料已取得一些突破,但在如何進(jìn)一步提高存儲(chǔ)器件的讀寫循環(huán)次數(shù),響應(yīng)速度,器件維持時(shí)間,開關(guān)比和存儲(chǔ)密度等方面還有很多的工作需要完成。因此,設(shè)計(jì)和制備具有良好存儲(chǔ)性能的新型有機(jī)小分子存儲(chǔ)材料以及研究探索存儲(chǔ)機(jī)理逐漸成為超高密度信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題�；诖�,本論文開展了一系列含有偶氮基團(tuán)的新型共軛有機(jī)小分子化合物的設(shè)計(jì)合成及器件存儲(chǔ)性能的研究工作,并得到了如下研究成果:(1)設(shè)計(jì)三個(gè)具有類似電子結(jié)構(gòu)的位置異構(gòu)體,研究不同異構(gòu)體分子的堆積排列有序度及其對(duì)導(dǎo)電過程的影響,進(jìn)而表現(xiàn)出不同的存儲(chǔ)性能(二進(jìn)制存儲(chǔ)和三進(jìn)制存儲(chǔ))。推測(cè)了造成三進(jìn)制存儲(chǔ)的主要原因。隨后通過理論計(jì)算和衰減全反射紅外(ATR-IR)證明了該假想,為多進(jìn)制存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)及存儲(chǔ)機(jī)理的研究提供了有益的參考。(2)設(shè)計(jì)和合成了三個(gè)含鄰氟偶氮苯骨架(FAZO)的有機(jī)小分子。通過在末端引入推電子基團(tuán)三苯胺(TPA)和拉電子基團(tuán)萘酰亞胺(NA),分別得到不同極性的小分子FAZO-1,FAZO-2和FAZO-3。系統(tǒng)的研究了三個(gè)小分子的光學(xué),電學(xué)和器件的電存儲(chǔ)性能。發(fā)現(xiàn)較小極性FAZO-1和FAZO-2分子的器件均表現(xiàn)出易失性SRAM性能,而極性較大的FAZO-3分子表現(xiàn)出非易失性三位WORM性能。通過更換金電極驗(yàn)證了存儲(chǔ)性能,并進(jìn)一步通過理論計(jì)算理論解釋了三個(gè)小分子的電存儲(chǔ)行為。通過分子極性來調(diào)控器件存儲(chǔ)性能的方法為今后的分子設(shè)計(jì)和研究提供有益的借鑒。(3)設(shè)計(jì)合成了含有吡啶基團(tuán)的偶氮共軛D-A小分子(AZOCP),并通過分子吡啶基團(tuán)與樟腦磺酸成鹽化作用得到化合物(AZOCP-CSA)。研究了成鹽化對(duì)薄膜形貌及器件的存儲(chǔ)性能的影響。發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)基于AZOCP-CSA的器件表現(xiàn)出更好的存儲(chǔ)性能和器件穩(wěn)定性。結(jié)果表明通過成鹽化的方法,可有效改善分子的薄膜形貌和提高分子內(nèi)/間的電荷轉(zhuǎn)移和電荷傳輸過程,進(jìn)而提升其存儲(chǔ)性能,對(duì)未來高性能有機(jī)電子器件的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。(4)通過新穎高效的合成方法得到八氟取代偶氮苯骨架和全新的全氟取代吩嗪衍生物并以這些分子作為共軛骨架引入推電子基團(tuán)(三苯胺),分別合成了不同取代的含氟偶氮衍生物TM-1與TM-2和含氟吩嗪衍生物TM-3,通過一些列光電測(cè)試比較分子的差異。并作為活性層來制備電存儲(chǔ)器件,分析對(duì)比器件的存儲(chǔ)性能的差異,探討提升存儲(chǔ)器件性能的方法。本論文通過不同的方法對(duì)偶氮骨架進(jìn)行修飾,研究了影響存儲(chǔ)性能的因素,討論并提出了提高存儲(chǔ)性能的方法。對(duì)高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域的未來發(fā)展打下了一定基礎(chǔ)。
【圖文】：

基于偶氮骨架的多進(jìn)制電存儲(chǔ)有機(jī)分子的設(shè)計(jì)合成及結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)存低誤讀率的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)鍵。在此外，，低功耗，易于制造，和競(jìng)爭(zhēng)成也都很重要。材料的器件結(jié)構(gòu)介紹存儲(chǔ)器件通�？梢苑譃槿髦谓Y(jié)構(gòu)和 OFET（有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體器件是較簡(jiǎn)單的，在基底上依次沉積底電極，活性層和頂電級(jí)的氧化錫（ITO）或金，銀，鋁等其它金屬材料，頂電極一般、鋁、銅等）。存儲(chǔ)器件經(jīng)典的三明治結(jié)構(gòu)，如圖 1-1 所示。

圖 1-2. 經(jīng)典的有機(jī)存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)；（a）無納米離子的單層器件；（b）包含兩種類型聚合物的雙層結(jié)構(gòu)；（c）納米陷阱在有機(jī)層中間的結(jié)構(gòu)；（d）旋涂的聚合物-納米粒子均勻摻雜的結(jié)構(gòu)Reproduced with permission.[19]
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333;O621.1

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本文編號(hào)：2555648