幾種釕配合物分子電子器件的荷電輸運特性研究.pdf

1、分子電子器件由于尺寸小、功能性多樣、易加工和低成本等優(yōu)點被廣泛認(rèn)為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅半導(dǎo)體下一代電子器件。在眾多的有機分子中，釕金屬配合物因結(jié)構(gòu)多樣和獨特的光電性能，在分子導(dǎo)線、分子開關(guān)、分子整流器，分子存儲器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，成為分子電子學(xué)的研究熱點之一。實現(xiàn)調(diào)控和應(yīng)用釕金屬配合物分子器件的前提是理解荷電輸運特性，本文結(jié)合實驗和理論計算從單分子和薄膜角度探究釕配金屬合物分子電子器件的荷電輸運特性。
　　本文首先采用軟模板印刷法制

2、備了帶有寡聚噻吩主鏈的釕金屬配合物OTP-Ru的可尋址交叉分子結(jié)，在真空下不同光照條件和溫度范圍內(nèi)（95至300K）對其進行伏安特性測試。測試中器件表現(xiàn)出顯著的雙電導(dǎo)、光（電）開關(guān)、整流及光伏行為。對伏安特性曲線變換分析結(jié)果表明，OTP-Ru分子器件的主導(dǎo)輸運機制由無溫度依賴特性的Fowler-Nordheim隧穿主導(dǎo)，黑暗條件高偏壓下則是跳躍傳導(dǎo)機制主導(dǎo)。分析發(fā)現(xiàn)，分子本身的偶極距和不對稱的界面吸附產(chǎn)生的表面偶極層導(dǎo)致了Au電極費米能

3、級分布不對稱從而產(chǎn)生內(nèi)建電場，導(dǎo)致了器件的整流特性和光伏特性。
　　為了探究OTP-Ru分子各部分和器件結(jié)構(gòu)對荷電輸運特性的影響，我們通過理論計算建立了三組對照模型。結(jié)果表明，通過改變釕配合物中心位置和寡聚噻吩鏈長度，可以有效調(diào)節(jié)分子電子結(jié)構(gòu)及器件輸運行為（雙電導(dǎo)、整流和負(fù)微分電阻）特性。進一步分析發(fā)現(xiàn)，器件的整流和負(fù)微分電阻效應(yīng)是由于施加正負(fù)偏壓后能級的不對稱移動所致。通過改變分子與兩端電極界面吸附方式，我們研究了器件界面對荷電

4、輸運的影響。結(jié)果表明，分子兩端均化學(xué)吸附在金屬電極時具有很強對稱的耦合界面，導(dǎo)致器件整流特性大大減弱。
　　最后本文采用旋涂法制備了兩種聯(lián)吡啶基Ru(Ⅱ)分子薄膜及包埋TiO2納米棒復(fù)合薄膜，采用液態(tài)GaIn法測試伏安特性曲線結(jié)果表明，配體對Ru(Ⅱ)配合物分子電子結(jié)構(gòu)和器件的荷電輸運有一定的影響。含有聯(lián)吡啶基的兩種具有氧化還原特性的分子薄膜均表現(xiàn)出開關(guān)特性。當(dāng)聯(lián)吡啶配體被兩個吸電子Cl基團替代后，分子的最高占據(jù)態(tài)軌道和最低非占據(jù)