幾種有機分子包埋納米粒子薄膜的制備及電學特性研究.pdf

1、近年來，有機存儲器件以其機械柔性好、質(zhì)量小，成本低、可大面積制作等優(yōu)點而得到廣泛研究，在眾多存儲器件中有機雙穩(wěn)態(tài)器件成為了替代傳統(tǒng)半導體存儲器的潛在選擇,研究表明純有機薄膜的開關比小、保持時間短、穩(wěn)定性差，無法滿足實際應用要求。納米粒子有機分子包埋復合薄膜雙穩(wěn)態(tài)器件因具良好開關特性成為研究重點，目前包埋納米粒子的種類主要包括金屬納米粒子(Au、Ag、Cu)、金屬氧化物(ZnO、CdSe)、有機染料分子及生物活性分子。
　　本研究選

2、用空穴傳輸材料PMMA和電子傳輸材料Alq3包埋氧化還原法制備的Au納米粒子和NiO、TiO2、和NiTiO納米粒子，通過X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡、紫外可見光分光光度計、電化學工作站等分析儀器，研究了納米粒子濃度、薄膜厚度、退火溫度、薄膜層數(shù)及復合結構等對復合薄膜的結晶性、表面形貌、開關特性、光學特性等的影響。論文主要內(nèi)容如下：
　　首先，研究了PMMA、Alq3和PMMA∶Alq3包埋Au納米粒子器件的特性。

3、結果表明Au納米粒子均勻分散子薄膜中，成膜性很好。有機分子包埋后的器件均表現(xiàn)出電學雙穩(wěn)態(tài)特性，開關比較納米粒子本身的開關比增大了兩個數(shù)量級。GaIn/Au-PMMA/ITO器件的開關特性在3層薄膜、PMMA和Au納米粒子體積比為1∶1、退火溫度為110℃較好。不同膜層結構對GaIn/Au-Alq3/ITO器件的開關比影響不大，均接近納米粒子本身開關比。對于不同膜層結構的GaIn/Au-PMMA∶Alq3/ITO器件，電極與有機層直接相接

4、觸的器件的開關比大于與電極與納米粒子直接相接觸的器件開關比。對器件進行時效追蹤，發(fā)現(xiàn)器件的開關特性在經(jīng)過15天后仍能穩(wěn)定保持。對Au-PMMA和Au-Alq3系統(tǒng)的第一性原理計算發(fā)現(xiàn)相對于本征有機分子，復合系統(tǒng)產(chǎn)生了新的能級軌道，禁帶寬度減小。
　　其次，研究了PMMA、Alq3和PMMA∶Alq3包埋NiO、TiO2納米粒子器件的特性。PMMA、Alq3包埋NiO納米粒子器件分別在2.5 mg/3ml、10 mg/3ml的濃度下

5、達到最好的開關性，開關比較NiO本身增大了兩個量級。PMMA、Alq3、PMMA∶Alq3包埋TiO2納米粒子薄膜器件的開關比表現(xiàn)出雙穩(wěn)態(tài)特性，但是無明顯的閾值電壓，且電阻率隨著包埋濃度的增大而減小。最后，研究了PMMA、Alq3及PMMA∶Alq3包埋按不同Ni∶Ti比復合的NiTiO納米粒子薄膜器件表現(xiàn)出開關特性。結果表明器件GaIn/NiTiO-PMMA/ITO和GaIn/NiTiO-Alq3/ITO器件在Ni∶Ti為7∶1時，開