一种基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件及其制作方法

摘要

本发明涉及一种基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件及其制作方法，包括：从下至上依次设置的基底(1)、功能层、电极层(4)，所述功能层为单层结构或双层结构。制备步骤为：1)清洗基底(1)；2)在基底(1)上旋涂形成功能层；3)在功能层上蒸镀形成电极层(4)。所述单层结构为混合层(5)；混合层(5)的材质为PEG和MEH-PPV的混合物。所述双层结构为绝缘层(3)、半导体层(2)；半导体层(2)的材质为MEH-PPV，绝缘层(3)的材质为聚乙二醇。本发明所述的电双稳器件，器件可以通过外加偏压来调节其导电状态，在同一电压下器件电流会有不同的效果，样品器件的电流差最大达到了10

说明书

技术领域

本发明涉及有机光电子技术领域，具体说是一种基于MEH-PPV(聚(2—甲氧基,5(2'—乙基己氧基)—1,4—苯撑乙烯撑))的聚合物薄膜电双稳器件及其制作方法。

背景技术

电双稳态是半导体存储元件的基本特性，其主要现象为：器件在相同的外加电压下会出现两种不同的导电状态。具体来说，当在器件绝缘层和聚合物层两边施加电压时，随着电压的变化，器件的导电状态也随之发生变化。当外加电压撤除时，发生转变的导电状态可以保持很长时间。且施加反向电压又可以使器件的导电状态还原，分别对应了存储元件的写入、读取和擦除过程。

近年来，随着信息技术向低碳化、低成本、便携式、高容量及快速响应方向发展，以无机半导体为介质的存储技术已经逐渐达到了发展极限，而基于有机材料作为功能层制备的存储元件具有成本低、工艺简单、柔韧性好、结构多变、器件尺寸小等优点，从而成为具有广泛应用前景的存储器，重新获得了学术界的关注，并且取得了迅速的发展。

目前，聚合物薄膜由于其制备简单，获得了大家的关注。利用不同的聚合物的物理化学特性，双层膜在界面处会产生缺陷，使器件有电荷存储能力，可以制作出稳定的器件，在有机存储领域有较好的应用前景。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件及其制作方法，器件可以通过外加偏压来调节其导电状态，在同一电压下器件电流会有不同的效果，样品器件的电流差最大达到了10³倍。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件，其特征在于，包括：从下至上依次设置的基底1、功能层、电极层4，

所述功能层为单层结构或双层结构。

在上述技术方案的基础上，所述单层结构为混合层5；

混合层5的材质为PEG和MEH-PPV的混合物，其溶剂为环己酮，其中PEG与MEH-PPV的质量比为1:1，溶于1ml环己酮。

在上述技术方案的基础上，所述双层结构为绝缘层3、半导体层2；

双层结构中，由下至上依次为绝缘层3、半导体层2，或由下至上依次为半导体层2、绝缘层3；

半导体层2的材质为MEH-PPV，浓度为4mg/ml，其溶剂为环己酮；

绝缘层3的材质为聚乙二醇，浓度为30mg/ml，其溶剂为乙醇。

在上述技术方案的基础上，基底1为附有导电材料的玻璃基板，所述的导电材料为氧化铟锡。

在上述技术方案的基础上，电极层4为低功函数材料，包括不限于银、铝、锂、钙及镁等。

在上述技术方案的基础上，制备步骤为：

1)清洗基底1；

2)在基底1上旋涂形成功能层；

3)在功能层上蒸镀形成电极层4。

在上述技术方案的基础上，功能层为单层结构时，具体制备步骤为：

步骤1：使用清洗剂将刻蚀好的氧化铟锡的基底1反复清洗，再将其依次置入去离子水、丙酮和乙醇中浸泡，并各超声30分钟，经氮气流干燥后，在紫外臭氧环境中处理15分钟；

步骤2：称量4mg分子量为4000的聚乙二醇和4mg的MEH-PPV，加入1mL的环己酮，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于基底上，形成混合层5，转速为2500转/分钟，旋涂成膜时间为50秒，将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤3：在10^-4Pa以上真空度的退火真空环境下将电极材料蒸镀到混合层5上，形成电极层4，所得的电极层4的厚度为100nm。

在上述技术方案的基础上，功能层为双层结构时，具体制备步骤为：

步骤1：使用清洗剂将刻蚀好的氧化铟锡的基底1反复清洗，再将其依次置入去离子水、丙酮和乙醇中浸泡，并各超声30分钟，经氮气流干燥后，在紫外臭氧环境中处理15分钟；

步骤2：称量30mg分子量为4000的聚乙二醇，加入1mL的乙醇，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于基底上，形成绝缘层3，转速为2000转/分钟，旋涂成膜时间为40秒，将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤3：称量4mg的MEH-PPV，加入1mL的环己酮，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于绝缘层上，形成半导体层2，转速为先2500转/分钟旋涂60秒使其成膜，接着6000转/分钟旋涂5秒使其加速溶剂挥发，最后将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤4：在10^-4Pa以上真空度的退火真空环境下将电极材料蒸镀到半导体层2上，形成电极层4，所得的电极层4的厚度为100nm。

在上述技术方案的基础上，功能层为双层结构时，另一具体制备步骤为：

步骤1：使用清洗剂将刻蚀好的氧化铟锡的基底1反复清洗，再将其依次置入去离子水、丙酮和乙醇中浸泡，并各超声30分钟，经氮气流干燥后，在紫外臭氧环境中处理15分钟；

步骤2：称量4mg的MEH-PPV，加入1mL的环己酮，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于基底上，形成半导体层2，转速为先2500转/分钟旋涂60秒使其成膜，接着6000转/分钟旋涂5秒使其加速溶剂挥发，最后将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤3：称量30mg分子量为4000的聚乙二醇，加入1mL的乙醇，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于半导体层上，形成绝缘层3，转速为2000转/分钟，旋涂成膜时间为40秒，将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤4：在10^-4Pa以上真空度的退火真空环境下将电极材料蒸镀到绝缘体3上，形成电极层4，所得的电极层4的厚度为100nm。

本发明所述的基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件及其制作方法，器件可以通过外加偏压来调节其导电状态，在同一电压下器件电流会有不同的效果，样品器件的电流差最大达到了10³倍。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明的实施例1结构图；

图2本发明的实施例2结构图；

图3本发明的实施例2的电流电压曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明所述的基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件，包括：从下至上依次设置的基底1、功能层、电极层4，

所述功能层为单层结构或双层结构。

在上述技术方案的基础上，如图1所示，所述单层结构为混合层5；

混合层5的材质为PEG和MEH-PPV的混合物，其溶剂为环己酮，其中PEG与MEH-PPV的质量比为1:1，溶于1ml环己酮。

在上述技术方案的基础上，所述双层结构为绝缘层3、半导体层2；

双层结构中，由下至上依次为绝缘层3、半导体层2，或由下至上依次为半导体层2、绝缘层3，如图2所示；

半导体层2的材质为MEH-PPV，浓度为4mg/ml，其溶剂为环己酮；

绝缘层3的材质为聚乙二醇(PEG)，浓度为30mg/ml，其溶剂为乙醇。

在上述技术方案的基础上，基底1为附有导电材料的玻璃基板，所述的导电材料为氧化铟锡(ITO)。

在上述技术方案的基础上，电极层4为低功函数材料，包括不限于银、铝、锂、钙及镁等。优选为铝。

本发明所述的基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件，制备步骤为：

1)清洗基底1；

2)在基底1上旋涂形成功能层；所述功能层为单层结构或双层结构；

3)在功能层上蒸镀形成电极层4。

在上述技术方案的基础上，功能层为单层结构时，具体制备步骤为：

步骤1：使用清洗剂将刻蚀好的附有氧化铟锡(ITO)的基底1反复清洗(基底大小为16.1mm×16.2mm)，再将其依次置入去离子水、丙酮和乙醇中浸泡，并各超声30分钟，经氮气流干燥后，在紫外臭氧环境中处理15分钟；

步骤2：称量4mg分子量为4000(分子量仅为示例，并非限定)的聚乙二醇(PEG)和4mg的MEH-PPV，加入1mL的环己酮，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于基底上，形成混合层5，旋涂转速为2500转/分钟，旋涂成膜时间为50秒，将所得样品放在热台上进行退火处理，退火温度为70℃，30分钟；

步骤3：在10^-4Pa以上真空度的退火真空环境下将电极材料蒸镀到混合层5上，形成电极层4，所得的电极层4的厚度为100nm，得到所需一种如图1所示的基于不同聚合物单层的电双稳器件。

旋涂过程是在手套箱里完成的。

在上述技术方案的基础上，功能层为双层结构时，一种具体制备步骤为：

步骤1：使用清洗剂将刻蚀好的附有氧化铟锡(ITO)的基底1反复清洗(基底大小为16.1mm×16.2mm)，再将其依次置入去离子水、丙酮和乙醇中浸泡，并各超声30分钟，经氮气流干燥后，在紫外臭氧环境中处理15分钟；

步骤2：称量30mg分子量为4000的聚乙二醇(PEG)，加入1mL的乙醇，其中乙醇的质量分数大于99.7％，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于基底上，形成绝缘层3，旋涂转速为2000转/分钟，旋涂成膜时间为40秒，将所得样品放在热台上进行退火处理，退火温度为120℃，20分钟；

步骤3：称量4mg的MEH-PPV，加入1mL的环己酮，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于绝缘层上，形成半导体层2，转速为先2500转/分钟旋涂60秒使其成膜，接着6000转/分钟旋涂5秒使其加速溶剂挥发，最后将所得样品放在热台上进行退火处理，退火温度为70℃，30分钟；

步骤4：在10^-4Pa以上真空度的退火真空环境下将电极材料蒸镀到半导体层2上，形成电极层4，所得的电极层4的厚度为100nm，得到所需一种基于不同聚合物双层的电双稳器件。

绝缘层的旋涂过程是在空气中完成的，半导体层的旋涂过程是在手套箱中完成的。且半导体层的旋涂过程是在氮气环境下完成的。此方案中，绝缘层3在下，半导体层2在上。

在上述技术方案的基础上，功能层为双层结构时，另一种具体制备步骤为：

步骤1：使用清洗剂将刻蚀好的附有氧化铟锡(ITO)的基底1反复清洗(基底大小为16.1mm×16.2mm)，再将其依次置入去离子水、丙酮和乙醇中浸泡，并各超声30分钟，经氮气流干燥后，在紫外臭氧环境中处理15分钟；

步骤2：称量4mg的MEH-PPV，加入1mL的环己酮，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于基底上，形成半导体层2，转速为先2500转/分钟旋涂60秒使其成膜，接着6000转/分钟旋涂5秒使其加速溶剂挥发，最后将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤3：称量30mg分子量为4000的聚乙二醇(PEG)，加入1mL的乙醇，其中乙醇的质量分数大于99.7％，放入大小为C07的磁子，在磁力搅拌机上以50℃充分搅拌12小时，使其充分溶解，将所得溶解均匀的溶液旋涂于半导体层上，形成绝缘层3，转速为2000转/分钟，旋涂成膜时间为40秒，将所得样品放在热台上进行退火处理；

步骤4：在10^-4Pa以上真空度的退火真空环境下将电极材料蒸镀到绝缘体3上，形成电极层4，所得的电极层4的厚度为100nm，得到所需另一种如图2所示的基于不同聚合物双层的电双稳器件。

绝缘层的旋涂过程是在空气中完成的，半导体层的旋涂过程是在手套箱中完成的。且半导体层的旋涂过程是在氮气环境下完成的。此方案中，绝缘层3在上，半导体层2在下。

本发明所述的基于MEH-PPV的聚合物薄膜电双稳器件，选择适当的溶剂，改善膜间相溶的问题，降低了在旋涂半导体层/绝缘体时，其溶剂对于绝缘层/半导体层的影响，改善了成膜性，从而提高了器件制作效率，具有良好的应用前景。

图2所示实施例2是双层结构，由下至上依次为绝缘层3、半导体层2，如图3所示，该电双稳器件的电流电压曲线图(I-V曲线)可看出，器件的开关比较大达到10³。该体系的特征是：在低压0-3V扫描时，器件保持在低态，在接近2.5V电压时器件的电流实现突变，实现了从低态到高态的转变即信息的写入过程，并在3V时达到最大值，同时保持在高态不变。当施加反向电压时，在-2V电压下器件由高态回到低态即信息的擦除过程。该体系拥有良好的电双稳现象的原因可以归结于：当在半导体层与绝缘层上所加电压极性不同时，电子与空穴在半导体层和绝缘层中的传输过程不同，导致电双稳器件的导电率不同，电流的大小不同，从而实现器件的高低态转换。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。