【摘要】：有機二極管電存儲器(Organic Diode Memories,ODMs)是未來信息存儲技術(shù)的重要方向,基于納米粒子摻雜的有機薄膜二極管是有效地設(shè)計存儲器件與優(yōu)化存儲性能的重要途徑.本文介紹了納米粒子摻雜的有機二極管電存儲器的基本原理、存儲類型、器件結(jié)構(gòu)以及制備方式,綜述了納米粒子的類型、形貌、摻雜濃度、表面修飾及主體材料對器件存儲性能的影響,并在此基礎(chǔ)上深入討論了納米粒子摻雜的三種存儲可能機制:絲狀電導機制、場致電荷轉(zhuǎn)移機制和載流子的捕獲與釋放機制.最后,指出了該領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn),并對今后的研究方向進行了展望.
【圖文】：

2015年9月第60卷第25期2406多次型存儲器(WriteOnceReadManytimes,WORM)和可重復讀寫多次的閃存型存儲器(Flashmemory).WORM型存儲器信息一旦寫入就不會被擦除,具有反復讀取的特征,這種存儲功能可以保證其存儲的數(shù)據(jù)不會因為各種意外而丟失或被修改,因此可以用于對重要數(shù)據(jù)的存檔或射頻標簽等領(lǐng)域,其典型的存儲曲線如圖2(a)[5]所示.閃存型存儲器可以在不同的電信號作用下反復執(zhí)行寫入、讀娶擦除等信息操作,這種具有可重寫功能的非易失性存儲器,已廣泛應用于電腦硬盤存儲和優(yōu)盤存儲等之中,其典型的存儲曲線如圖2(b)[6]所示.2納米粒子摻雜型有機二極管電存儲器器件結(jié)構(gòu)和制備方法2.1納米粒子摻雜型有機二極管電存儲器器件結(jié)構(gòu)在納米粒子摻雜的有機二極管電存儲器中,有機材料通常充當摻雜的主體(Matrix),按照納米粒子在主體材料摻雜位置不同,可分為混摻結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu),其中層狀結(jié)構(gòu)的器件又可以分為浮柵式結(jié)構(gòu)和接觸式結(jié)構(gòu).混摻結(jié)構(gòu)的二極管存儲器,是指納米粒子分散地摻雜在有機主體材料中,這兩者的分散體系所形成的活性層薄膜夾于底、頂兩電極之間,如圖3(a)所示.2009年Son等人[7]報道了器件結(jié)構(gòu)PET/ITO/PMMA+ZnONPs/Al的有機二極管電存儲器,采用PET柔性襯底,把ZnONPs均勻摻雜在聚合物介電材料PMMA中,表現(xiàn)出WORM型存儲特性.層狀結(jié)構(gòu)是指納米粒子與充當主體的活性層材料各自成層,共同構(gòu)成整個存儲活性層.如果納米粒子層被夾在有機主體材料之內(nèi),則稱為浮柵結(jié)構(gòu),如圖3(b)所示.2006年Jung等人[2]報道的器件結(jié)構(gòu)為Al/PI/ZnONPs/PI/p-Si二極管存儲器,其中聚合物介電材料聚酰亞胺(PI)作為主體材料,第一層PI是在Si表面熱聚合而成,充當隧穿層,ZnONPs采用熱蒸鍍的方式在PI表面形成納米浮柵層,第二層PI充當絕緣層,由?

2407評述圖3(網(wǎng)絡(luò)版彩色)納米粒子摻雜的有機二極管電存儲器件結(jié)構(gòu)示意圖.(a)混摻型;(b)浮柵型;(c)底接觸型;(d)頂接觸型Figure3(coloronline)Typicalconfigurationofnanoparticleshybridorganicdiodememorydevices.(a)mixed-type;(b)floatinggate-type;(c)bottomcontact-type;(d)topcontact-type從2%到5%不斷增加,器件的寫入電壓逐漸從9V減小到4V.這是因為高溫退火和高摻雜濃度會導致PCBM團簇,當摻雜比例為7%時,在電子透射顯微鏡(Transmissionelectronmicroscope,TEM)下可觀測到PCBM的大團簇已經(jīng)貫穿了整個活性層,將上下電極連接起來,所以存儲器僅表現(xiàn)出高導電態(tài)的特性,存儲特性隨之消失.另外,由于納米粒子與有機主體材料共混成膜過程中會產(chǎn)生一定程度的聚合或者相分離[10],從而導致活性層與器件電極之間的界面不均一,反映到存儲器性能上即表現(xiàn)為同一器件中不同存儲單元(cell)的存儲特性各異,可重復性差,進而影響器件的穩(wěn)定性和壽命[11].Xu等人[12]就發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)為Au/PEDOT+PSS/Si的有機二極管電存儲器中,由于PEDOT與PSS的相分離使導電性消失.Lee等人[13]發(fā)現(xiàn)PEDOT和PSS的不均勻混合會產(chǎn)生不同的電子態(tài).而對于層狀結(jié)構(gòu)而言,納米粒子層的厚度和粒徑均會對存儲器的性能產(chǎn)生影響.如2013年Bo等人[14]報道的結(jié)構(gòu)為ITO/AgNPs/Alq3/Al的有機半導體二極管電存儲器,將經(jīng)過3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)修飾后的ITO浸入銀膠體溶液,浸漬的時間分別為48,24和12h,在ITO電極上自組裝了不同厚度的AgNPs,隨著厚度的增加,器件的ON態(tài)和OFF態(tài)電流都逐漸增大.此外,當層與層之間是通過蒸鍍或旋涂方式成膜時,會產(chǎn)生體相分離或是互混溶解,進而影響存儲性能的可重復性.2004年Ouisse等人[15]采用薄膜轉(zhuǎn)移的方式解決了先后旋

【共引文獻】

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