幾種釕配合物分子電子器件的荷電輸運(yùn)特性研究.pdf

1、分子電子器件由于尺寸小、功能性多樣、易加工和低成本等優(yōu)點(diǎn)被廣泛認(rèn)為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅半導(dǎo)體下一代電子器件。在眾多的有機(jī)分子中，釕金屬配合物因結(jié)構(gòu)多樣和獨(dú)特的光電性能，在分子導(dǎo)線、分子開關(guān)、分子整流器，分子存儲(chǔ)器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，成為分子電子學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。實(shí)現(xiàn)調(diào)控和應(yīng)用釕金屬配合物分子器件的前提是理解荷電輸運(yùn)特性，本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算從單分子和薄膜角度探究釕配金屬合物分子電子器件的荷電輸運(yùn)特性。
　　本文首先采用軟模板印刷法制

2、備了帶有寡聚噻吩主鏈的釕金屬配合物OTP-Ru的可尋址交叉分子結(jié)，在真空下不同光照條件和溫度范圍內(nèi)（95至300K）對(duì)其進(jìn)行伏安特性測(cè)試。測(cè)試中器件表現(xiàn)出顯著的雙電導(dǎo)、光（電）開關(guān)、整流及光伏行為。對(duì)伏安特性曲線變換分析結(jié)果表明，OTP-Ru分子器件的主導(dǎo)輸運(yùn)機(jī)制由無(wú)溫度依賴特性的Fowler-Nordheim隧穿主導(dǎo)，黑暗條件高偏壓下則是跳躍傳導(dǎo)機(jī)制主導(dǎo)。分析發(fā)現(xiàn)，分子本身的偶極距和不對(duì)稱的界面吸附產(chǎn)生的表面偶極層導(dǎo)致了Au電極費(fèi)米能

3、級(jí)分布不對(duì)稱從而產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，導(dǎo)致了器件的整流特性和光伏特性。
　　為了探究OTP-Ru分子各部分和器件結(jié)構(gòu)對(duì)荷電輸運(yùn)特性的影響，我們通過(guò)理論計(jì)算建立了三組對(duì)照模型。結(jié)果表明，通過(guò)改變釕配合物中心位置和寡聚噻吩鏈長(zhǎng)度，可以有效調(diào)節(jié)分子電子結(jié)構(gòu)及器件輸運(yùn)行為（雙電導(dǎo)、整流和負(fù)微分電阻）特性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，器件的整流和負(fù)微分電阻效應(yīng)是由于施加正負(fù)偏壓后能級(jí)的不對(duì)稱移動(dòng)所致。通過(guò)改變分子與兩端電極界面吸附方式，我們研究了器件界面對(duì)荷電

4、輸運(yùn)的影響。結(jié)果表明，分子兩端均化學(xué)吸附在金屬電極時(shí)具有很強(qiáng)對(duì)稱的耦合界面，導(dǎo)致器件整流特性大大減弱。
　　最后本文采用旋涂法制備了兩種聯(lián)吡啶基Ru(Ⅱ)分子薄膜及包埋TiO2納米棒復(fù)合薄膜，采用液態(tài)GaIn法測(cè)試伏安特性曲線結(jié)果表明，配體對(duì)Ru(Ⅱ)配合物分子電子結(jié)構(gòu)和器件的荷電輸運(yùn)有一定的影響。含有聯(lián)吡啶基的兩種具有氧化還原特性的分子薄膜均表現(xiàn)出開關(guān)特性。當(dāng)聯(lián)吡啶配體被兩個(gè)吸電子Cl基團(tuán)替代后，分子的最高占據(jù)態(tài)軌道和最低非占據(jù)