电荷转移络合物的合成与其电双稳态记忆性能的研究

摘要

无机半导体具有快速读写能力，但是其制备成本高、存储密度低等原因限制了其发展，逐渐跟不上记忆器件发展的步伐。聚合物基阻变式记忆器件近年来得到人们越来越多的关注，极具发展潜力。
　　本实验先将咔唑单元和苝酰亚胺单元引入到以Si-O链为主链的聚合物侧链上，成功合成了侧链仅含咔唑单元的均聚物PCzPhSi、PCzMSi和侧链仅含苝酰亚胺单元的均聚物PDI-PDI以及二者的交替共聚物PDI-Cz-Ph和PDI-Cz-M。核磁共振（1H-NMR）结果表明上述五种聚合物被成功地制备。由五种聚合物和PCzPhSi/PDI-PDI、PCzMSi/PDI-PDI制备的三明治结构器件Al/聚合物薄膜/ITO的I-V性质表明:器件表现为典型的闪存型(Flash)器件特性，具有很高的电流开关比(ION/OFF)，低至1V的阈值电压，以及信息可擦写行为。紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)测试结果表明五种聚合物均出现特征吸收峰，并计算出其光学能隙Egap。荧光测试结果表明交替共聚物PDI-Cz-Ph和PDI-Cz-M在薄膜与溶液状态下均表现出强烈的荧光淬灭现象，从而说明电子给体咔唑单元与电子受体苝酰亚胺单元之间确实发生了电荷转移。循环伏安法(CV)结果测得几种聚合物的HOMO和LUMO值。高斯模拟得出PDI-Cz-Ph与PDI-Cz-M只有很小的偶极距，这导致共聚物形成的CT复合物不稳定状态，当对其器件施以反向偏压，CT复合物分解，这使得器件表现出Flash型器件记忆行为。而聚硅氧烷的成膜性好、热稳定性高的特点使得其CT复合物极具应用前景。
　　另一方面，将合成的水溶性苝酰亚胺衍生物与用Hummers法制得的氧化石墨烯(GO)不同比例共混复合。UV-Vis测试结果表明随着GO含量增加，复合物吸收峰强度出现了先增大后减小的变化规律。荧光发射测试也出现相似的规律，淬灭现象表明电荷从GO转移到PBI上。最后，将五种比例的复合物水溶液在外力诱导下擦膜取向，制备成记忆器件，I-V特性曲线表明在第一次的正向扫描过程中，导电性增强不明显，而后每次正向扫描均使得其低导态的电流降低。笔者推测电阻的增大是因为偏压使取向薄膜取向度降低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 记忆器件制造和结构

1．3 有机记忆器件的分类

1．3．1 电流电压(I-V)特征曲线

1．3．2 记忆效应

1．3．3 易失型记忆器件

1．3．4 非易失型记忆器件

1．4 记忆机制

1．4．1 电荷转移

1．4．2 构象变化

1．4．3 氧化还原机制

1．4．4 空间电荷和陷阱

1．4．5 丝状传导

1．4．6 其他记忆机理

1．5 可擦写记忆行为的聚合物

1．5．1 带有咔唑基团的聚合物

1．5．2 用氧化石墨烯(GO)修饰的聚合物

1．6 高分子液晶

1．6．1 液晶的分类

1．6．2 液晶的表征

1．7 本论文的研究内容

1．7．1 咔唑

1．7．2 苝酰亚胺衍生物

1．7．3 氧化石墨烯(Graphene Oxide)

1．8 本论文的创新点

第二章 侧链含苝酰亚胺和咔唑基聚硅氧烷的合成与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法及步骤

2．3 本章小结

第三章 侧链含咔唑基与苝酰亚胺交替共聚硅氧烷的性能研究

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 表征方法

3．2．2 聚合物电存储器件的制备

3．2．3 电流-电压(I-V)测试

3．2．4 紫外可见光测试(UV-Vis)

3．2．5 荧光发射光谱(Fluorescence Emission Spectrophotometry)

3．2．6 电化学测试(CV)

3．2．7 原子力扫描显微镜(AFM)

3．3 本章小结

第四章 水溶性液晶与氧化石墨烯复合物的制备与性质

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验方法及步骤

4．2 结果与讨论

4．2．1 表征方法

4．2．2 偏光显微镜(POM)

4．2．3 X射线衍射(X-ray Diffraction)

4．2．4 热重分析测试(Thermal Gravity Analysis)

4．2．5 紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)

4．2．6 荧光光谱(Fluorescence Spectra)

4．2．7 电流-电压(I-V)测试

4．3 本章小结

第五章 结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介