CdSe量子點(diǎn)/PVK復(fù)合電雙穩(wěn)器件的制備及載流子輸運(yùn)性能研究
報(bào)道一種基于CdSe量子點(diǎn)/聚乙烯基咔唑有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合電雙穩(wěn)器件,通過(guò)對(duì)量子點(diǎn)濃度的控制使器件在室溫下可以通過(guò)正向偏壓和負(fù)向偏壓脈沖激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)高阻態(tài)與低阻態(tài)的相互轉(zhuǎn)變,相當(dāng)于存儲(chǔ)器件的寫(xiě)入功能與擦除功能,并且可實(shí)現(xiàn)重復(fù)的"讀-擦-讀-寫(xiě)"操作。對(duì)電流-電壓曲線(xiàn)和電容-電壓曲線(xiàn)展開(kāi)討論,驗(yàn)證器件的載流子捕獲與釋放機(jī)制,闡述載流子在該器件的輸運(yùn)機(jī)制。
關(guān)鍵詞： 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合器件;電雙穩(wěn);量子點(diǎn);載流子傳輸
基金項(xiàng)目: 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(2012AA030303);; 教育部博士點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20103514120009)
有機(jī)功能器件制作簡(jiǎn)單、成本低, 并有潛在的能力突破硅集成電路的尺寸極限, 具有很大的研究?jī)r(jià)值。所以, 近年來(lái)關(guān)于有機(jī)分子材料及其功能器件的研究報(bào)道層出不窮。有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合器件的低電壓驅(qū)動(dòng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn), 引起了研究人員的注意。2002 年Yang 課題組報(bào)道了真正具有良好的可多次重復(fù)擦寫(xiě)性能優(yōu)良的有機(jī)電雙穩(wěn)態(tài)器件。掀起有機(jī)材料在電雙穩(wěn)態(tài)器件上的應(yīng)用熱潮, 在研究學(xué)者們孜孜不倦的追求研究中, 在這方面均取得了很大的進(jìn)展, 又拓展了立體空間的存儲(chǔ)單元的3D 器件, 使器件便宜攜帶的柔性器件以及新材料方面成績(jī)都引人注目。雖然這幾年來(lái)在有機(jī)電雙穩(wěn)態(tài)領(lǐng)域內(nèi)取得了很大的進(jìn)展, 但仍然存在一些重大的問(wèn)題, 導(dǎo)致有機(jī)電雙穩(wěn)器件在近十年來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前有機(jī)存儲(chǔ)器件面臨的挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的高速開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)變、明確的器件工作及失效機(jī)理, 以及建立統(tǒng)一的器件開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)變機(jī)理的解釋。
本文利用簡(jiǎn)單的旋涂工藝, 從濃度上優(yōu)化參數(shù),制備出可以在室溫下實(shí)現(xiàn)連續(xù)擦寫(xiě)、狀態(tài)穩(wěn)定的功能器件, 而且還得到一種不可擦除的功能器件。從電學(xué)特性上分析了連續(xù)擦寫(xiě)性能優(yōu)良的器件, 通過(guò)C-V 測(cè)試判定載流子的俘獲是由于CdSe 量子點(diǎn)的電荷限制效應(yīng), 闡述了載流子在器件中的輸運(yùn)機(jī)制。這些研究?jī)?nèi)容對(duì)了解有機(jī)電雙穩(wěn)態(tài)的作用機(jī)制對(duì)制備高效的存儲(chǔ)器件具有較大幫助。
研制了CdSe QDs/ PVK 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合電雙穩(wěn)態(tài)器件, 器件結(jié)構(gòu)為ITO/ PVK: CdSe/ Ag。從濃度上優(yōu)化器件的性能并在室溫下實(shí)現(xiàn)非易失性信息存儲(chǔ)功能。我們認(rèn)為在較低濃度QDs 的作用下, 形成的較低的內(nèi)建電場(chǎng)導(dǎo)致器件的開(kāi)關(guān)比性能不理想, 而在較高濃度QDs 的作用下, 由于QDs 緊密靠攏, 隨著載流子的注入也被陷獲, 并且在分子間偶合作用較大的情況下, 陷獲的載流子無(wú)法被反正偏壓釋放, 形成無(wú)法擦除的功能器件。在適中QDs 濃度下, 器件的高阻態(tài)與低阻態(tài)在未達(dá)到閾值電壓的偏壓作用下, 狀態(tài)穩(wěn)定, 并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的 讀-寫(xiě)-讀-擦操作。通過(guò)C-V 的測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證器件作用機(jī)制符合載流子俘獲釋放機(jī)制, 認(rèn)為器件高阻態(tài)與低阻態(tài)之間的跳變是由于CdSe QDs 對(duì)載流子陷獲與釋放機(jī)理造成的。
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