本文關(guān)鍵詞：共軛有機(jī)分子端基結(jié)構(gòu)調(diào)控器件存儲(chǔ)性能研究

  更多相關(guān)文章： 共軛有機(jī)分子 相變轉(zhuǎn)變 平面夾角 有機(jī)晶體 電存儲(chǔ)

【摘要】：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái),信息量呈爆炸式增長(zhǎng),相應(yīng)對(duì)信息存儲(chǔ)技術(shù)的要求也是快速發(fā)展與之匹配。傳統(tǒng)的基于無(wú)機(jī)材料的存儲(chǔ)技術(shù)由于制作成本高、加工尺寸技術(shù)瓶頸、存儲(chǔ)密度低等方面的原因已經(jīng)發(fā)展至極限,因此追求更小體積、攜帶方便、易于使用的超高密度信息存儲(chǔ)器件成為研究的熱點(diǎn)。有機(jī)電存儲(chǔ)材料具備加工成本低、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性強(qiáng)、機(jī)械性能好以及制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)已引起國(guó)內(nèi)外研究者的興趣,并且有望成為下一代高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)材料的首選。本文基于咔唑、萘酐、異靛等基團(tuán)進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成有機(jī)分子,通過(guò)分子末端基團(tuán)的調(diào)控,進(jìn)行了多機(jī)理實(shí)現(xiàn)側(cè)鏈共軛聚合物多進(jìn)制信息存儲(chǔ)的研究以及分子平面夾角和有機(jī)分子晶體中分子排列方向?qū)θ髦谓Y(jié)構(gòu)器件電荷傳導(dǎo)和存儲(chǔ)行為的研究,具體為如下三個(gè)方面:(一)相變和電荷轉(zhuǎn)移雙機(jī)理調(diào)控實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制信息存儲(chǔ):設(shè)計(jì)合成了兩種側(cè)鏈共軛均聚物PCzNIC6和PNCzNIC6,并分別制備了器件,兩者在分子結(jié)構(gòu)上的差異表現(xiàn)為PNCz NIC6的共軛結(jié)構(gòu)末端含有強(qiáng)吸電子基團(tuán)硝基。兩者所制備的器件在持續(xù)的電壓掃描下可以從OFF態(tài)先到ON1態(tài)再到ON2態(tài)發(fā)生電流突變,這三個(gè)導(dǎo)電態(tài)說(shuō)明該兩種器件具備三進(jìn)制信息存儲(chǔ)的功能。然而基于PCzNIC6所制備的器件在到達(dá)ON2態(tài)后電壓關(guān)閉會(huì)自動(dòng)回復(fù)到ON1態(tài),該行為證明其為隨機(jī)動(dòng)態(tài)信息存儲(chǔ)(Dynamic Random Access Memory,DRAM)類型,反之PNCzNIC6的器件則到達(dá)ON2態(tài)后一直停留在最高導(dǎo)態(tài),證明其為永久性存儲(chǔ)(Write Once Read Many times Memory,WORM)類型。通過(guò)對(duì)OFF態(tài)和ON1態(tài)薄膜XRD、熒光光譜和電子衍射的表征,證明了兩種材料制備的薄膜在OFF態(tài)到ON1態(tài)的過(guò)程無(wú)定形態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程,這是相變的過(guò)程。隨后ON1到ON2態(tài)的轉(zhuǎn)變是萘酰亞胺和咔唑之間的電荷轉(zhuǎn)移的過(guò)程,PCzNIC6因?yàn)檩刘啺返奈娮幽芰^弱,因此其所形成的電荷陷阱對(duì)捕捉的電荷控制能力較弱,從而電場(chǎng)撤除后其變現(xiàn)為可回復(fù)的DRAM類型,而對(duì)于PNCzNIC6中的末端基團(tuán)有一個(gè)強(qiáng)吸電子基團(tuán)硝基,其捕捉和控制所轉(zhuǎn)移的電荷能力較強(qiáng),其飽和后可以保持器件一直在ON2從而表現(xiàn)出WORM的存儲(chǔ)類型。因此基于這兩種材料制備的存儲(chǔ)器件是相變和電荷轉(zhuǎn)移兩種機(jī)理聯(lián)合調(diào)控實(shí)現(xiàn)的三進(jìn)制存儲(chǔ)。這種基于相變的多進(jìn)制信息存儲(chǔ)材料將為今后穩(wěn)定、長(zhǎng)效的多進(jìn)制信息存儲(chǔ)材料的研制打開了新的研究方向。(二)分子平面夾角不同在電存儲(chǔ)器件中的研究:設(shè)計(jì)合成了以異靛作為電子受體、苯并噻吩和苯并呋喃分別為電子供體的兩個(gè)有機(jī)小分子(ID(BT)2和ID(BF)2,期望通過(guò)調(diào)控分子內(nèi)的平面性來(lái)研究分子的電存儲(chǔ)性能。研究結(jié)果表明,隨著苯并雜環(huán)化合物中的雜原子從S原子到O原子變化,有機(jī)分子的二面角從23°轉(zhuǎn)變到0.3°。隨著分子內(nèi)夾角的變小,分子的電存儲(chǔ)性能由SRAM變換到DRAM型存儲(chǔ)類型。這是由于在電壓作用下,器件中的電子由富電子基團(tuán)轉(zhuǎn)移到缺電子基團(tuán),在撤除電壓后,電子將要回復(fù)到原狀態(tài),但是由于分子內(nèi)二面夾角不同,較大的二面夾角不利于電子的快速回復(fù),因此ID(BT)2器件表現(xiàn)出SRAM型存儲(chǔ)。然而,ID(BF)分子內(nèi)夾角為0.3°,分子平面性好,有利于電子的快速回復(fù),因此ID(BF)2器件展現(xiàn)出DRAM型存儲(chǔ)特性。這一研究為以后通過(guò)改變分子內(nèi)二面夾角的度數(shù)實(shí)現(xiàn)不同類型的電存儲(chǔ)特性提供了重要參考。(三)有機(jī)分子晶體在電存儲(chǔ)器件中的研究:本章基于異靛、氰基苯和三氟甲基苯基團(tuán),設(shè)計(jì)合成了A-D-A型有機(jī)小分子IDCN和IDCF3。有機(jī)小分子IDCN和IDCF3的共軛面大,分子間的作用力較強(qiáng),分子可以通過(guò)分子自組裝形成有機(jī)晶體,通過(guò)改變分子的末端基團(tuán)來(lái)調(diào)控分子的結(jié)晶性能,通過(guò)控制混合溶劑揮發(fā)速度來(lái)生長(zhǎng)一定尺寸較規(guī)整的有機(jī)單晶微米線,制備成晶體器件,研究其有機(jī)單晶器件的電存儲(chǔ)性能。研究結(jié)果表明,IDCF3和IDCN晶體器件表現(xiàn)出三進(jìn)制WORM型存儲(chǔ)行為。
【關(guān)鍵詞】：共軛有機(jī)分子 相變轉(zhuǎn)變 平面夾角 有機(jī)晶體 電存儲(chǔ)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333;O621.2
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 引言12
• 1.2 相變存儲(chǔ)材料的研究進(jìn)展12-20
• 1.2.1 無(wú)機(jī)相變材料13-18
• 1.2.2 高分子相變材料18-20
• 1.3 分子平面夾角在有機(jī)半導(dǎo)體中的研究進(jìn)展20-24
• 1.4 有機(jī)分子晶體在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用研究24-29
• 1.4.1 有機(jī)晶體的制備方法24-26
• 1.4.2 有機(jī)晶體的制備以及應(yīng)用26-29
• 1.5 本論文的目的意義以及研究?jī)?nèi)容29-32
• 1.5.1 本論文選題的目的和意義29
• 1.5.2 本論文的研究?jī)?nèi)容29-31
• 1.5.3 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)31-32
• 第二章 側(cè)鏈共軛聚合物相變及電荷轉(zhuǎn)移雙機(jī)理調(diào)控實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制電存儲(chǔ)性能研究32-45
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分33-37
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑33
• 2.2.2 合成過(guò)程33-36
• 2.2.3 測(cè)試儀器36-37
• 2.2.4 電存儲(chǔ)器件制備37
• 2.3 結(jié)果與討論37-44
• 2.3.1 聚合物p Cz NIC6和p NCz NIC6表征37-38
• 2.3.2 薄膜形貌38-39
• 2.3.3 光學(xué)和電化學(xué)性能39-40
• 2.3.4 電流電壓性能40-42
• 2.3.5 存儲(chǔ)機(jī)理42-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第三章 調(diào)控分子內(nèi)平面夾角對(duì)電存儲(chǔ)器件性能影響的研究45-57
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-49
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑46
• 3.2.2 合成步驟46-48
• 3.2.3 測(cè)試儀器48
• 3.2.4 器件制備48-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-56
• 3.3.1 有機(jī)小分子ID(BT)2 和ID(BF)2 的熱穩(wěn)定性測(cè)試49-50
• 3.3.2 薄膜形貌50-51
• 3.3.3 光學(xué)和電化學(xué)性能51-52
• 3.3.4 I-V性能測(cè)試52-54
• 3.3.5 存儲(chǔ)機(jī)理54-56
• 本章小結(jié)56-57
• 第四章 有機(jī)分子晶體在電存儲(chǔ)器件中的研究57-70
• 4.1 引言57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分57-60
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及主要試劑57-58
• 4.2.2 合成步驟58-59
• 4.2.3 測(cè)試儀器59-60
• 4.2.4 器件制備60
• 4.3 結(jié)果與討論60-69
• 4.3.1 熱失重分子以及差示掃描量熱分析60-61
• 4.3.2 薄膜形態(tài)61-64
• 4.3.3 光學(xué)和電化學(xué)性能64-66
• 4.3.4 電流電壓（I-V）性能66-68
• 4.3.5 存儲(chǔ)機(jī)理68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論70-72
• 5.1 全文總結(jié)70-71
• 5.2 存在的問(wèn)題與展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間整理以及公開發(fā)表的論文82-83
• 致謝83-84

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本文編號(hào)：579736