多功能介电相变材料的合成、结构和光电性质研究

发布时间：2020-06-19 10:23

【摘要】：多功能介电相变材料是一类具有应激响应行为的新型材料,其光电性质在外界条件的刺激下极易发生高强度态和低强度态的双稳态切换,在智能控制、传感、通信和光电开关等方面有着广阔的应用前景。结构决定性质,这些光电性质及变化与其晶体结构息息相关,晶体材料的相变往往伴随着结构中分子运动而产生,这种微观的分子运动在相变点附近往往会引起热力学、电学以及光学等相关物理学性质的变化。我们尝试以微观分子结构设计为基础来实现相变材料的介电双稳态切换、光致发光、电致发光、光电开关等宏观物理性能。在设计多功能介电相变材料过程中,我们发现冠醚骨架包合物中的各个组分都有很好的灵活性,在温度的刺激下极易发生结构无序。有机-无机杂化的金属卤化物可以形成零维、一维、二维、三维的不同结构骨架,在这些骨架中小分子胺极易发生运动或转动从而引起结构相变。因此冠醚骨架包合物和有机-无机杂化的金属卤化物都是非常有潜力的相变材料。基于冠醚骨架和有机-无机杂化金属卤化物骨架,我们设计合成了一系列具有双稳态介电切换性能的相变材料,并对其结构、相变及其光电物理性质进行了详细的讨论。(I)第二章,我们以冠醚(18-c-6)为骨架基础,环状小分子胺(4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶)和无机酸为活跃组分,在水溶液中合成了新颖的高温冠醚超分子相变材料[(TAP-NH3)·(18-crown-6)·0.5(H2O)]·2(C l O4)(1),该材料具有良好的高温介电双稳态切换性能。并通过调控溶剂和阴离子组分成功得到低温冠醚超分子相变材料2[(TAP-NH3)·(18-crown-6)]·4(Cl O4)·2DMF(2)和2[(TAP-NH3)·(18-crown-6)]·4(FSO3)(3)。(II)第三章,发现了具有高灵敏度的双稳态快速切换效应的单晶材料[H2dabco][Cd C l2(SO4)](4)和普通双稳态切换单晶材料[H2dabco][Cd Br2(SO4)](5),这两个一维链状结构的金属卤素硫酸盐化合物在高低介电态之间呈现出优异的介电“开/关”性能。在此基础上调控阳离子和溶剂组分并利用混合溶液共沸法合成了结构类似的高温相变材料[H3N(CH2)3NH3]2[Cd Cl3H(SO4)2](6)和普通介电材料[H3N(CH2)3NH3]2[Cd Br3H(SO4)2](7)。(III)第四章,随着研究的进一步深入,我们尝试通过分子设计在介电双稳态中引入光学性质,以锰金属卤化物为结构骨架合成了具有光电双重开关性能的大尺寸晶体和柔性薄膜Im MC(Im MC=(HIm)6·[Mn Cl4·Mn Cl6])(8),其在温度的刺激下可以进行高低介电态和不同光致发光强度的同步“开/关”切换。(IV)第五章,在制备薄膜的基础上,经过无数次的筛选和尝试,成功的将铁电材料TMCM-Mn C l3(Me3NCH2Cl Mn C l3)(9)制备成多层结构(ITO/PEDOT:PSS/纳米Zn O/TMCM-Mn C l3/TPBI/Li F/Al)的电致发光器件,该器件在较高的电压范围内(10-20V)呈现出稳定的红光,该器件的制备为后续铁电和发光的光电耦合效应研究奠定了基础。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34

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本文编号：2720664