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《复旦大学》 2007年
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有机电双稳材料与器件的研究

郭鹏  
【摘要】: 为了克服硅集成电路发展可能达到的极限尺寸效应,开发新型电子材料成为科学界广泛研究的课题。在众多的新型电子材料里面,有机半导体材料是非常具有潜力的一类。因为有机材料本身具有很多优良的性能,可通过非常简单的方法加工成电子器件,其器件具有低成本、可折叠、质量轻等潜在的优势,并且最有可能达到纳米尺度。而在新型存储器方面,相同电压作用下存在两种不同导电态的有机电双稳器件是各国科研机构的研究热点,很有潜力在数字信息存储以及电路开关之中可得到广泛的应用。 本文中,我们研究了一类氰基取代的烯酮缩胺衍生物分子材料以及基于此类材料的有机电双稳器件的开关及存储特性,包括信号存储时间,循环开关测试等,同时分析了器件的金属-有机界面,以及其他的工艺参数对器件性能的影响等。虽然对于此项技术的研究仍处于初步的探索阶段,但希望我们的工作能够为有机半导体存储技术的进一步研究和发展提供有用的帮助。 实验的具体内容如下: 1、研究了一系列具有相同官能团,并且在大气环境下不易结晶、热稳定性比较好的有机分子BN4、DBCN等,制备M-O-M结构的薄膜器件具有非易失性可电擦写可读出信息存储功能,器件在未经封装的情况下,在大气环境中保存数月至一年后,仍能保持良好的电双稳特性。并发现BN4器件在高压区具有负微分电阻特性。 2、研究了一种与BN4属于同系物的HPYM有机分子,制备的Al/HPYM/Ag结构器件具有电可擦写可读出的非易失信息存储特性;通过改变电极金属,制备的M_1/HPYM/M_2器件可实现易失性动态随机存储功能; 3、改进Al/HPYM/Ag器件制备工艺,在底电极表面通过自然氧化的方法形成一层致密的Al_2O_3扩散阻挡层后,可通过控制外加电压实现非易失性的多重态信息存储功能。 4、通过紫外─可见吸收光谱、拉曼光谱等光谱分析,以及AFM、SEM、STM等表面分析方法对基于HPYM分子基薄膜器件的界面进行一定的表征和分析;对器件导电模型进行拟合以及初步的分析;并进行了器件的失效分析。 5、分别采用实验室设计合成的TPR、BN4、NNCN等有机分子材料制备M-O-M-O-M结器件,可实现电可擦写可读出的非易失性信息存储功能,高低阻态比为10~3~10~5。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN383

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