本文關鍵詞：氧化石墨烯及典型有機高分子聚合物二極管存儲器件的電荷傳輸研究

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【摘要】：有機高分子材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無機半導體材料在諸如信息顯示、存儲等領域的功能,還具有機械強度大,種類多,分子可設計,柔性,超薄,適合印刷等大面積、低成本制備的特點。在被廣泛研究的電子器件中,有機二極管存儲器由于其簡單的器件結構和制備工藝,較大的電流開關比,可堆疊等優(yōu)點受到人們的廣泛關注。然而目前基于有機的二極管存儲器還存在著器件重復性差,性能不穩(wěn)定,存儲機制還不明確等問題。因此研究典型有機高分子材料二極管存儲器件的電荷傳輸過程,測試器件在掃描電壓下電流的變化是了解有機二極管存儲器存儲機制的重要手段。本論文的工作聚焦在典型有機材料的電介質(zhì)性質(zhì)和半導體性質(zhì)對于器件性能的影響。1、對于典型的電介質(zhì)材料氧化石墨烯,我們發(fā)現(xiàn)當GO薄膜的厚度約大于300納米時,在ITO/GO/Al的二極管器件中,器件具有動態(tài)隨機存儲功能,在周期性的電壓脈沖作用下具有優(yōu)異的讀寫擦循環(huán)性能,較大的電流開關比,器件穩(wěn)定性好,重復性高。通過對器件電流-電壓特性曲線的分析,推測器件出現(xiàn)的電流遲滯現(xiàn)象是GO具有的電介質(zhì)性質(zhì)造成的,并且我們用壓電原子力顯微鏡證實了GO具有鐵電性質(zhì)。同時,我們發(fā)現(xiàn)基于GO的二極管器件具有厚度和電極依賴效應,通過對實驗數(shù)據(jù)的擬合,推測器件受GO薄膜中氧遷移作用的影響。2、基于在氧化石墨烯二極管存儲器中的發(fā)現(xiàn),由于π共軛聚合物具有半導體性質(zhì),我們研究π共軛聚合物PFO在ITO/PFO/Al的二極管器件中的電荷傳輸過程。通過控制測試電壓的范圍,PFO薄膜的厚度,測試器件的電流-電壓曲線。器件在較低電壓區(qū)域出現(xiàn)近似對稱的電流遲滯現(xiàn)象,顯示出電介質(zhì)性質(zhì);在電壓較高的范圍,器件出現(xiàn)正向整流并伴隨有電流遲滯的現(xiàn)象,顯示出半導體性質(zhì)。器件的厚度效應也被研究,相同條件下,薄膜厚度較薄的器件更容易出現(xiàn)整流現(xiàn)象。典型π共軛聚合物電介質(zhì)性質(zhì)和半導體性質(zhì)對于器件性能的影響有助于人們正確認識其在有機二極管存儲器中的應用前景。3、作為對比試驗,我們繼續(xù)研究典型π堆積聚合物材料PVK和典型電介質(zhì)材料PMMA二極管器件的電荷傳輸過程。類似地,基于PVK的二極管器件在較低的電壓區(qū)域顯現(xiàn)出電介質(zhì)性質(zhì),在較高的電壓區(qū)域顯現(xiàn)出半導體性質(zhì);同時,在相同條件下,較薄薄膜的器件更容易顯現(xiàn)出半導體性質(zhì)。制備了基于PVK的二極管憶阻器ITO/PEDOT:PSS/PVK/Al。在典型電介質(zhì)材料PMMA的二極管器件中,器件在低電壓區(qū)域出現(xiàn)對稱的電流遲滯曲線,顯現(xiàn)出電介質(zhì)性質(zhì);在電壓較高的區(qū)域,器件并沒有出現(xiàn)平滑的電流曲線,電流呈斷續(xù)的狀態(tài),沒有顯現(xiàn)出半導體性質(zhì)。
【關鍵詞】：氧化石墨烯 電介質(zhì) 半導體 鐵電 厚度 電極
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;TQ127.11;O631
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 專用術語注釋表11-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 有機半導體材料電荷傳輸過程的理論13-17
• 1.2.1 有機半導體材料的結構13
• 1.2.2 肖特基接觸與載流子傳輸模型13-16
• 1.2.3 歐姆接觸與載流子傳輸模型16-17
• 1.3 有機二極管存儲器介紹17-27
• 1.3.1 有機二極管存儲器存儲單元的結構18-19
• 1.3.2 有機二極管存儲器的材料19-21
• 1.3.3 有機二極管存儲器的主要性能指標21-23
• 1.3.4 有機二極管存儲器的存儲機制23-27
• 1.4 有機二極管存儲器目前存在的問題27-28
• 1.5 本論文的主要工作28-30
• 第二章 氧化石墨烯二極管存儲器件的電荷傳輸研究30-47
• 2.1 基于氧化石墨烯的二極管存儲器的制作30-32
• 2.2 基于氧化石墨烯的動態(tài)隨機存儲器及其機制分析32-38
• 2.2.1 基于氧化石墨烯的二極管動態(tài)存儲器33-35
• 2.2.2 基于氧化石墨烯的二極管動態(tài)隨機存儲器機制分析35-38
• 2.3 基于氧化石墨烯的二極管器件厚度效應的研究38-46
• 2.3.1 基于氧化石墨烯二極管器件的厚度效應38-39
• 2.3.2 氧化石墨烯鐵電性質(zhì)表征39-41
• 2.3.3 電極材料對于器件性能的影響41-44
• 2.3.4 典型實驗數(shù)據(jù)的擬合44-46
• 2.4 本章小結46-47
• 第三章 基于PFO二極管存儲器件的電荷傳輸研究47-59
• 3.1 基于PFO的二極管器件制作47-49
• 3.2 基于PFO的二極管器件電學性能測試49-53
• 3.2.1 測試電壓步長對于器件性能的影響49-51
• 3.2.2 測試電壓范圍對于器件性能的影響51-52
• 3.2.3 薄膜厚度對于器件性能的影響52-53
• 3.3 基于PFO的二極管器件電學傳輸過程的研究53-58
• 3.4 本章小結58-59
• 第四章 基于PVK、PMMA二極管存儲器件的電荷傳輸研究59-69
• 4.1 基于PVK的二極管器件電學性能研究59-65
• 4.1.1 基于PVK的二極管器件制作59-60
• 4.1.2 測試電壓范圍對于器件性能的影響60-62
• 4.1.3 薄膜厚度對于器件性能的影響62-63
• 4.1.4 基于PVK的有機二極管憶阻器63-65
• 4.2 基于PMMA的二極管器件電學性能研究65-68
• 4.2.1 基于PMMA的二極管器件制作65-66
• 4.2.2 測試電壓范圍對于器件性能的影響66-67
• 4.2.3 薄膜厚度對于器件性能的影響67-68
• 4.3 本章小結68-69
• 第五章 總結與展望69-71
• 參考文獻71-75
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文75-76
• 附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利76-77
• 附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目77-78
• 致謝78

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本文編號：519909