本文關(guān)鍵詞：氮雜環(huán)共軛有機小分子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)器件存儲性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我們正在經(jīng)歷的21世紀是一個信息量呈幾何數(shù)量級增長的信息大爆炸時代。盡管科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使人們能夠?qū)?shù)十GB甚至上百GB的信息量存儲于指甲大小的存儲介質(zhì)中,但在涉及到需要超大數(shù)據(jù)量存儲的大數(shù)據(jù)時代背景下,我們現(xiàn)有的信息存儲技術(shù)還是遇到了不小的瓶頸。如何在單位面積上提高信息的存儲密度是一個新興研究方向,早在2010年,我們課題組首次實現(xiàn)了基于有機小分子的三進制信息存儲,為今后超高密度信息存儲的實現(xiàn)提供了新方法。本文在本課題組工作基礎(chǔ)上,設(shè)計合成了13個有機共軛小分子,考察了分子結(jié)構(gòu)與電存儲器件性能之間的相互關(guān)系,為高密度存儲提供新的材料,主要從以下幾個方面展開:(1)研究了環(huán)狀烷基鏈的空間扭曲效應(yīng)對分子平面性及電存儲器件性能的影響:設(shè)計合成了三個以苯并喹啉為核心骨架的分子,通過三個分子中烷基鏈的空間扭曲效應(yīng)不同來調(diào)節(jié)分子平面性并分別研究了三個分子所制得器件的電存儲性能。實驗結(jié)果表明由于三個分子中烷基鏈的空間扭曲情況不一,扭曲度從環(huán)辛基、環(huán)己基、甲基依次降低,進而導(dǎo)致三個分子的平面性依次提升。分子平面性的提升有利于器件薄膜中分子間更加緊密π-π堆積的形成,并能有效提高器件薄膜的成膜質(zhì)量,利于薄膜中載流子的遷移,降低載流子從電極到有機層的注入能壘,導(dǎo)致器件的開啟閾值電壓隨著分子平面性的提升依次降低和ON/OFF電流比的依次升高。該實驗結(jié)果對后續(xù)低功耗電存儲材料的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。(2)研究了分子在薄膜中不同聚集方式對電存儲器件性能的影響:設(shè)計合成了兩個有機小分子,通過調(diào)控苯并噻唑單元在分子結(jié)構(gòu)中的取代基位置,來實現(xiàn)分子在薄膜中的聚集方式的改變,實驗結(jié)果表明,當苯并噻唑取代基在對位時,分子在薄膜中采取H聚集的方式,而當苯并噻唑取代基在間位時,分子在薄膜中采取的是J聚集的排列方式。I-V測試表明,采取H聚集方式的分子所制得的器件的開啟電壓低于J聚集的分子所制得的器件,這是因為采取H聚集的的分子由于其較大的π-π共軛面,在施加電場時,載流子能迅速有效地在分子間傳遞,電子的離域能力較強,器件的閾值電壓明顯降低,本章節(jié)的實驗結(jié)果表明,通過對分子結(jié)構(gòu)的微調(diào)來實現(xiàn)分子在薄膜中的聚集方式的改變,能有效的優(yōu)化器件的性能,尤其是實現(xiàn)器件閾值電壓的降低,對進一步設(shè)計合成低功耗存儲材料有一定的指導(dǎo)意義。(3)研究了末端供電子基團共軛程度的對電存儲器件性能的影響:設(shè)計合成了三個具有相同吸電子基團的有機小分子,通過改變分子末端供電子基團的共軛程度,來實現(xiàn)器件性能的優(yōu)化。實驗結(jié)果表明,基于三個有機小分子制得的電存儲器件均表現(xiàn)出了三進制存儲行為,但三者的開啟電壓隨著末端供電子基從三苯胺變?yōu)檫沁蛞约拜?依次降低,這是由于三苯胺基團的空間扭曲無論在薄膜的成膜特性上,還是在D-A之間的共軛程度上都不如咔唑和蒽基團,進一步的理論計算發(fā)現(xiàn),蒽基團與分子骨架間的二面角在三個分子間是最小,其較好的共軛程度也有利于器件開啟電壓的降低,本章節(jié)的研究結(jié)果表明,通過微調(diào)分子末端供電子基團的共軛程度能有效影響器件的性能,尤其是器件的開啟電壓,對進一步設(shè)計合成低功耗存儲材料有一定的指導(dǎo)意義。(4)研究了分子骨架中電荷陷阱數(shù)量的調(diào)節(jié)對器件存儲性能的影響:設(shè)計合成了三個有機小分子,分子骨架中分別含有一個,兩個,三個吸電子基團,考察了分子骨架中吸電子基團的數(shù)量對器件性能的影響,再次證實了通過調(diào)節(jié)分子骨架中吸電子基團的數(shù)量來實現(xiàn)器件存儲進制的提升是一條可行的策略,為初步提出的“電荷陷阱”理論提供了有力的證據(jù),并且隨著三吸電子基團的引入,初步實現(xiàn)了四進制信息存儲,為超高密度信息存儲的實現(xiàn)提供了可能的依據(jù)。(5)研究了含三陷阱有機小分子的設(shè)計合成及其四進制電存儲性能:本章節(jié)在前一章節(jié)的基礎(chǔ)上設(shè)計合成了兩個含有三陷阱的有機小分子,考察了所制得的器件的四進制電存儲特征,實驗結(jié)果表明,基于兩個有機小分子制得的電存儲器件均表現(xiàn)出了一定的四進制WORM型存儲特征,該章節(jié)進一步驗證了電荷陷阱理論在電存儲材料設(shè)計中的指導(dǎo)意義,提供了新的含三電荷陷阱有機小分子電存儲材料。進一步的深入研究正在進行中。
【關(guān)鍵詞】：電存儲 有機小分子 電荷陷阱 器件性能
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333;O626
【目錄】：

• 摘要4-6
• 英文摘要6-13
• 第一章 緒論13-37
• 1.1 信息存儲材料研究的重要性及現(xiàn)有傳統(tǒng)存儲技術(shù)13-14
• 1.2 電存儲器件的存儲類型14-18
• 1.2.1 WORM型14-16
• 1.2.2 Flash型16
• 1.2.3 DRAM型16-17
• 1.2.4 SRAM型17-18
• 1.3 存儲機理的研究18-28
• 1.3.1 金屬細絲或納米粒子滲透模型18-20
• 1.3.2 分子結(jié)構(gòu)或晶體變化模型20-21
• 1.3.3 相變模型21-23
• 1.3.4 電荷捕獲和釋放模型23-24
• 1.3.5 電荷轉(zhuǎn)移或電荷陷阱模型24-27
• 1.3.6 氧化還原模型27-28
• 1.4 有機三進制存儲28-32
• 1.4.1 基于電荷陷阱理論的三進制存儲28-30
• 1.4.2 基于雙機理驅(qū)動的三進制存儲30-32
• 1.5 存儲器件的技術(shù)指標32
• 1.6 本論文的目的意義及研究內(nèi)容32-37
• 1.6.1 本論文選題的目的意義32-33
• 1.6.2 本論文的研究內(nèi)容33-37
• 第二章 環(huán)狀烷基鏈的空間扭曲效應(yīng)對分子平面性及電存儲器件性能的影響研究37-49
• 摘要37
• 2.1 引言37-38
• 2.2 實驗部分38-43
• 2.2.1 原料及試劑38-39
• 2.2.2 化合物合成步驟39-42
• 2.2.3 電存儲器件制備42
• 2.2.4 測試方法42-43
• 2.3 結(jié)果與討論43-48
• 2.3.1 光學(xué)和電化學(xué)性能43-45
• 2.3.2 薄膜形態(tài)45-46
• 2.3.3 電流-電壓（I-V）性能46-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第三章 分子在薄膜中不同聚集方式對電存儲器件性能影響的研究49-62
• 摘要49
• 3.1 引言49-50
• 3.2 實驗部分50-53
• 3.2.1 原料及試劑50
• 3.2.2 化合物合成步驟50-53
• 3.2.3 電存儲器件制備53
• 3.2.4 測試方法53
• 3.3 結(jié)果與討論53-61
• 3.3.1 熱失重分析(TGA)和差示掃描量熱分析(DSC)53-54
• 3.3.2 光學(xué)和電化學(xué)性能54-57
• 3.3.3 薄膜形態(tài)57-59
• 3.3.4 電流-電壓（I-V）性能59-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 末端供電子基團共軛程度的調(diào)整對電存儲器件性能影響的研究62-76
• 摘要62
• 4.1 引言62-63
• 4.2 實驗部分63-69
• 4.2.1 原料及試劑63
• 4.2.2 化合物合成步驟63-68
• 4.2.3 電存儲器件制備68-69
• 4.2.4 測試方法69
• 4.3 結(jié)果與討論69-75
• 4.3.1 熱失重分析(TGA)69
• 4.3.2 光學(xué)和電化學(xué)性能69-71
• 4.3.3 薄膜形態(tài)71-72
• 4.3.4 電流-電壓（I-V）性能72-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 第五章 分子骨架中電荷陷阱數(shù)量的調(diào)節(jié)對器件存儲性能的影響76-87
• 摘要76
• 5.1 引言76-77
• 5.2 實驗部分77-81
• 5.2.1 原料及試劑77
• 5.2.2 化合物合成步驟77-81
• 5.2.3 電存儲器件制備81
• 5.2.4 測試方法81
• 5.3 結(jié)果與討論81-86
• 5.3.1 光學(xué)和電化學(xué)性能81-83
• 5.3.2 薄膜形態(tài)83-84
• 5.3.3 電流-電壓（I-V）性能84-86
• 5.4 本章小結(jié)86-87
• 第六章 含三陷阱有機小分子的設(shè)計合成及其四進制電存儲性能的研究87-95
• 摘要87
• 6.1 引言87-88
• 6.2 實驗部分88-90
• 6.2.1 原料及試劑88
• 6.2.2 化合物合成步驟88-90
• 6.2.3 電存儲器件制備90
• 6.2.4 測試方法90
• 6.3 結(jié)果與討論90-94
• 6.3.1 光學(xué)和電化學(xué)性能90-92
• 6.3.2 薄膜形態(tài)92-93
• 6.3.3 電流-電壓（I-V）性能93-94
• 6.4 本章小結(jié)94-95
• 第七章全文總結(jié)95-97
• 7.1 全文總結(jié)95-96
• 7.2 存在的問題和展望96-97
• 附圖97-110
• 參考文獻110-128
• 攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文128-129
• 致謝129-130

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 涂德鈺;姬濯宇;商立偉;劉明;王叢舜;胡文平;;基于共沉積技術(shù)的AgTCNQ的有機雙穩(wěn)態(tài)器件(英文)[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2008年01期

2 郭鵬,徐偉;有機電雙穩(wěn)材料與器件的研究進展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2005年06期

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 繆世峰;含氮共軛有機小分子多進制電存儲材料設(shè)計合成及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王鵬飛;基于界面自組裝薄膜的電存儲器件的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：氮雜環(huán)共軛有機小分子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)器件存儲性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：410879