有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器件及其機(jī)理研究.pdf

1、有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可以薄膜化，可以通過(guò)三維堆疊提高存儲(chǔ)密度，可以彎曲折疊等眾多優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器作為替換或補(bǔ)充現(xiàn)有的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的下一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)具有極大的研究?jī)r(jià)值和經(jīng)濟(jì)前景。但是目前有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器研制工作還處于起步階段，存儲(chǔ)器件性能穩(wěn)定性以及存儲(chǔ)機(jī)制等問(wèn)題亟待解決。因此設(shè)計(jì)制備存儲(chǔ)性能穩(wěn)定的器件并對(duì)其存儲(chǔ)機(jī)制深入研究具有重要意義。
　　本論文設(shè)計(jì)制備了一系列存儲(chǔ)性能穩(wěn)定的二極管器件并

2、對(duì)其各自的工作機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)探討，為具有普適性、可定量描述有機(jī)二極管存儲(chǔ)機(jī)制的物理模型提出，引導(dǎo)器件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)二極管電存儲(chǔ)器量產(chǎn)，提供了技術(shù)鋪墊。
　　（1）具有非易失性一次寫入多次讀取存儲(chǔ)功能的二極管電存儲(chǔ)器件 Indium Tin Oxide/poly(N-vinylcarbazole)/SiO2 nanoparticles/poly(N-vinylcarbazole)/Aluminium被成功設(shè)計(jì)制備。二氧化硅納米粒在器

3、件中的應(yīng)用使得器件在較低電壓下的開關(guān)電流比從20增大到了700，并且在較高電場(chǎng)下該器件還顯示出負(fù)微分電阻現(xiàn)象。對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩層聚乙烯基咔唑材料薄膜之間的二氧化硅納米粒尺寸對(duì)提高該存儲(chǔ)器件的重復(fù)性以及開態(tài)信息維持時(shí)間具有重要作用。通過(guò)該存儲(chǔ)器件的電流與電壓特性關(guān)系進(jìn)行理論模型擬合和器件結(jié)構(gòu)掃描電子顯微鏡表征對(duì)其存儲(chǔ)機(jī)制進(jìn)行了研究，而其負(fù)微分電阻效應(yīng)的強(qiáng)度僅與聚乙烯基咔唑材料薄膜界面上的缺陷和電荷陷阱有關(guān)，因此植入更多電荷陷阱在聚乙烯基咔唑材料

4、薄膜中就可以擴(kuò)大負(fù)微分電阻效應(yīng)。
　?。?）研究了Indium Tin Oxide/Graphene Oxide/Aluminium結(jié)構(gòu)二極管器件存儲(chǔ)特性，發(fā)現(xiàn)器件幾何結(jié)構(gòu)和鋁電極厚度不同則器件存儲(chǔ)行為也會(huì)不同。當(dāng)鋁電極相對(duì)較厚時(shí)交叉點(diǎn)陣中器件顯示出三階存儲(chǔ)效應(yīng)，而對(duì)應(yīng)的交叉條形陣列中器件表現(xiàn)出了靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)特性。當(dāng)鋁電極厚度較薄時(shí)，上述器件均具有閃存特性。該二極管結(jié)構(gòu)器件不同存儲(chǔ)行為歸因于氧化石墨烯薄膜的氧化還原模式和程度不同所

5、導(dǎo)致。
　　（3）研究了本課題組合成的小分子材料以及商業(yè)化的聚甲基丙烯酸甲酯材料的二極管電存儲(chǔ)特性，“電極/有機(jī)小分子/電極”結(jié)構(gòu)中不同電極、器件陣列和保護(hù)電流限制均會(huì)導(dǎo)致不同存儲(chǔ)特性。對(duì)Indium Tin Oxide/Polymethylmethacrylate/Aluminium結(jié)構(gòu)二極管器件研究發(fā)現(xiàn)具有穩(wěn)定的閃存特性，器件中聚甲基丙烯酸甲酯材料薄膜的掃描電子顯微鏡圖像顯示出有較多微孔分布，對(duì)比得出微孔是導(dǎo)致該器件實(shí)現(xiàn)閃存的