【摘要】：二芳基乙烯類化合物是一類在特定的范圍的波長(zhǎng)光照下,分子結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生變化的光致變色材料。本文設(shè)計(jì)并成功合成了7種新型的光致變色化合物:BCMThCE_1-7,并對(duì)這7種化合物進(jìn)行了核磁表征、飛行時(shí)間質(zhì)譜表征、紫外可見光吸收光譜檢測(cè)以及循環(huán)伏安測(cè)試。這些化合物在λ=200-400 nm的紫外光的照射下不僅會(huì)發(fā)生顏色的變化,同時(shí)它們的紫外可見光吸收光譜也會(huì)出現(xiàn)新的吸收峰,相應(yīng)地,它們的前線軌道能級(jí)也發(fā)生了不同程度的改變。這些發(fā)生物理、化學(xué)性質(zhì)改變的化合物,其顏色、吸收光譜和前線軌道能級(jí)在可見光(λ400nm)的照射下,又能恢復(fù)到初始的狀態(tài)。為了將光致變色分子的特性有效地應(yīng)用到有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中去,本文對(duì)常見半導(dǎo)體材料的前線軌道能級(jí)進(jìn)行了調(diào)研,最后采用了酞菁酮和光致變色材料BCMThCE_5作為摻雜組分摻雜到酞菁酮中去并應(yīng)用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體層。首先,我們對(duì)光調(diào)制晶體管性能作了探索,發(fā)現(xiàn)該器件在紫外光照下各性能參數(shù)會(huì)發(fā)生衰減,如最大電流(|IDS|max)、電流開關(guān)比(|IDS|on/off)、遷移率(μ),而其閾值電壓(Vth)則向負(fù)向漂移。而在可見光的照射過(guò)程中,這些改變的性能參數(shù)又能逐漸恢復(fù)并回復(fù)到接近初始的狀態(tài)。同時(shí),我們發(fā)現(xiàn)其性能變化的程度與光照時(shí)間的長(zhǎng)短有一定的關(guān)系,而決定這個(gè)的因素是薄膜內(nèi)開環(huán)異構(gòu)體o-BCMThCE_5和閉環(huán)異構(gòu)體c-BCMThCE_5相對(duì)濃度的變化。進(jìn)一步,我們又進(jìn)行了電調(diào)制晶體管性能的探索,發(fā)現(xiàn)在操作時(shí)間相同的情況下,器件性能的變化程度與操作電壓的大小有關(guān)。通過(guò)光調(diào)制和電調(diào)制兩種方法,我們均得到了多個(gè)穩(wěn)定的不同高低的電流能級(jí),這為其應(yīng)用于有機(jī)多階存儲(chǔ)奠定了基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步拓展該晶體管的應(yīng)用,我們嘗試結(jié)合兩種調(diào)制方法,設(shè)計(jì)了兩個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯門(NOR和OR),使得電流在高阻態(tài)(High Resistance State,HRS)和低阻態(tài)(Low Resistance State,LRS)之間切換。為了更進(jìn)一步地拓展光致變色分子的應(yīng)用領(lǐng)域,我們又嘗試采用BCMThCE_5分子作為功能層,采用交叉開關(guān)矩陣(crossbar)的電極結(jié)構(gòu),制備了有機(jī)二極管存儲(chǔ)器件(ITO/BCMThCE_5/Al),并對(duì)其電學(xué)特性進(jìn)行了表征。在表征測(cè)試的過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)該器件的存儲(chǔ)特性不僅會(huì)隨著分子的開閉環(huán)結(jié)構(gòu)的變化而變化,一定程度上對(duì)電極寬度也有依賴性。該類器件的存儲(chǔ)類型主要在閃存(Flash Memory)型和一寫多讀(WORM)型存儲(chǔ)類型間轉(zhuǎn)換。
【圖文】：

從而導(dǎo)致了最大電流和載流子遷移率的下降(見圖3.3.2-1) 繼而電流開關(guān)比也將減小 同時(shí)，這種空穴的遷移能夠促進(jìn)空穴注入產(chǎn)生電流 從而導(dǎo)致閾值電壓(Vth)向負(fù)向漂移 但所有這些性能參數(shù)均能在可見光(λ > 400 nm, I0= 5.86mW/cm2, 10 分鐘)的照射下逐漸恢復(fù)到初始狀態(tài) 0 1 2 3 4 5 610-910-810-710-6|IDS|max/AI|SD|mxaA/step10-410-310-2 /cm2/Vs cm/2Vs/UV Vis UV Vis UV Visa)0 1 2 3 4 5 6-20-15-10-5Vth/VVhtV/step103104Ion/IoffInoI/foUV Vis UV Vis UV Visb)圖 3.3.2-1 a) 紫外光照(λ = 200-400 nm, I0= 2.49 mW/cm2, 15 分鐘)和可見光照(λ > 400 nm, I0= 5.86 mW/cm2,10 分鐘)前后的最大漏電流(|IDS|max)，載流子遷移率(μ)以及 b)閾值電壓(Vth)和電流開關(guān) 紫外光照射和可見光照射的過(guò)程分別用灰色和黃色陰影區(qū)域表示 所有的結(jié)果都是在器件測(cè)試所得的 IDS VGS(VDS= -50 V,VGS= -50 V)曲線上計(jì)算得到 OFET 器件的溝道長(zhǎng)為 100 μm，寬為 2000 μm 值得注意的是，這些能夠通過(guò)光照轉(zhuǎn)變的晶體管參數(shù)（在氮?dú)獗Ｗo(hù)下），在數(shù)次紫外光和可見光的交替循環(huán)照射后僅有微弱的衰減 最大電流和載流子遷移率的變化程度分別是 97 ~98% 和 95 ~ 97% 三次可見光照射過(guò)程結(jié)果，，最大漏電流為 2.28 ~ 2.97 ×10-7A，而紫外光則為 6.12 ~ 7.77 ×10-9A 遷移率分別是 1.4 ~ 1.9 ×10-3（可見光）和 6.2 ~ 6.7 ×10-5cm2V 1s 1(紫外光) 響應(yīng)的閾值電壓則在-9 ~ -11 和-17 ~ -19 V 之間變化，電流開關(guān)比在 4.9 ~ 6.0 ×103和 7.2 ~ 7.8 ×102之間變化 基于以上測(cè)試分析

55o-BCMThCE_3 的正己烷溶液, 左；經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_3 的正己烷_4 的正己烷溶液, 左；經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_4 的正己烷溶液, 右) b)-BCMThCE_5 的正己烷溶液，左；經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_5 的正己烷_6 的正己烷溶液，左：經(jīng)紫外光照射后，c-BCMThCE_6 的正己烷溶液，右
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN386;TN31;O625.1

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本文編號(hào)：2555074