基于有機(jī)聚合物基復(fù)合薄膜的憶阻特性研究.pdf

1、目前，基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝的傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)逐漸接近其物理極限，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)墻問(wèn)題日益嚴(yán)重，這嚴(yán)重阻礙著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。憶阻器是除電阻、電容、電感之外的第四種電路元件，可同時(shí)應(yīng)用于信息存儲(chǔ)和邏輯運(yùn)算，是新型非揮發(fā)存儲(chǔ)技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者，也是緩解甚至解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)墻問(wèn)題的相當(dāng)有前景的一種新技術(shù)。
　　有機(jī)聚合物基憶阻器材料具很多優(yōu)點(diǎn)，如:種類(lèi)多，分子可設(shè)計(jì)，柔性等。有機(jī)聚合物基復(fù)合材料可通過(guò)利用基體材料與客體材料

2、間簡(jiǎn)單而豐富的調(diào)制關(guān)系控制存儲(chǔ)特性。有機(jī)聚合物基復(fù)合薄膜具有工藝簡(jiǎn)單、便于通過(guò)改變混合比實(shí)現(xiàn)電學(xué)特性的調(diào)整。但一些關(guān)鍵的問(wèn)題還沒(méi)有澄清和解決，尤其是阻變轉(zhuǎn)換機(jī)制尚未明確，需要進(jìn)一步的探索研究。此外，目前的憶阻性能還無(wú)法滿(mǎn)足技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的需求，仍需全方位的深入研究，尤其是關(guān)鍵的憶阻特性，如參數(shù)的均一性、操作電流電壓的一致性、元件的可靠性、多態(tài)阻變存儲(chǔ)能力都有待進(jìn)一步細(xì)致研究。本文利用旋轉(zhuǎn)涂膜法制備了基于有機(jī)聚合物復(fù)合材料的納米薄膜，并制

3、備出ITO/有機(jī)聚合物基復(fù)合薄膜/Al三明治結(jié)構(gòu)的憶阻元件，研究了元件的憶阻特性。
　　對(duì)提高聚乙烯咔唑基Flash存儲(chǔ)穩(wěn)定性和可重復(fù)性進(jìn)行了研究。通過(guò)控制不同的旋涂速度和時(shí)間，制備了不同厚度的薄膜，并對(duì)薄膜厚度對(duì)憶阻特性的影響進(jìn)行了研究。依據(jù)復(fù)合薄膜的吸收光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中I-V曲線(xiàn)斜率的分析對(duì)ITO/聚乙烯咔唑施主和惡二唑受主復(fù)合薄膜/Al憶阻元件的憶阻機(jī)理進(jìn)行了分析，利用關(guān)態(tài)電流與薄膜厚度間的關(guān)系驗(yàn)證了關(guān)態(tài)載流子傳

4、輸模型。咔唑施主與惡二唑受主之間的場(chǎng)致電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)有效的提高了元件的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
　　對(duì)聚氨酯基Flash存儲(chǔ)元件的憶阻特性進(jìn)行了研究。利用旋涂法制備了含惡二唑與不含惡二唑的兩種元件，并對(duì)兩種元件的憶阻特性進(jìn)行了分析與對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在聚氨酯中添加惡二唑可有效降低關(guān)態(tài)電流，從而可有效增大開(kāi)關(guān)態(tài)電流比。分別利用聚氨酯薄膜和惡二唑溶液的吸收光譜和循環(huán)伏安數(shù)據(jù)，計(jì)算出能帶的HOMO和LUMO，利用聚氨酯、惡二唑以及上下電極材料

5、的能帶圖，結(jié)合雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下I-V曲線(xiàn)分析，對(duì)基于該復(fù)合材料的憶阻機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　對(duì)聚乙烯苯酚基非揮發(fā)型存儲(chǔ)特性轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究。利用旋涂法制備了同一厚度不同惡二唑含量的聚乙烯苯酚與惡二唑復(fù)合薄膜，并對(duì)基于該復(fù)合薄膜的憶阻特性進(jìn)行了研究。隨著惡二唑含量的變化基于該復(fù)合薄膜的憶阻元件展現(xiàn)了不同的存儲(chǔ)類(lèi)型，包括:可再寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)特性;WORM存儲(chǔ)特性以及絕緣特性。并對(duì)惡二唑在復(fù)合材料中的含量對(duì)關(guān)態(tài)電流、開(kāi)關(guān)態(tài)電流比以及開(kāi)啟電

6、壓的影響進(jìn)行了研究。利用開(kāi)、關(guān)態(tài)電阻對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系、復(fù)合溶液吸收光譜結(jié)合雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中I-V曲線(xiàn)斜率的擬合，對(duì)該元件的憶阻機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　對(duì)聚乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽基WORM特性及其電阻比的調(diào)制進(jìn)行了研究。利用透射電鏡對(duì)碳納米管的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，利用紅外光譜對(duì)碳納米管中存在的化學(xué)鍵進(jìn)行了表征，利用透射電鏡和掃描電鏡對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行了表征，還利用熱重分析法對(duì)該復(fù)合材料的熱學(xué)特性進(jìn)行了表征，并對(duì)復(fù)合薄膜的初始電導(dǎo)率進(jìn)行

7、了測(cè)試。利用旋涂法制備了不同碳納米管含量的復(fù)合薄膜。通過(guò)改變復(fù)合材料中碳納米管的含量，研究了碳納米管在基體中的含量對(duì)特性的影響。在該材料中發(fā)現(xiàn)了擦一次讀多次的WORM特性。利用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中I-V曲線(xiàn)斜率的擬合，對(duì)ITO/PEDOT∶PSS與碳納米管復(fù)合薄膜/Al元件的憶阻機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　對(duì)甲基丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂基多電平Flash存儲(chǔ)特性進(jìn)行了研究。利用旋轉(zhuǎn)涂抹法制備了基于甲基丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂與碳納米管復(fù)合材料薄膜，在基于該薄膜的