基于ZnTPP的有机二极管忆阻器及其应用研究

发布时间：2020-04-26 05:24

【摘要】：人类大脑是一种高度并行的信息处理系统,其效率是传统电子设备所无法比拟的。近年来,忆阻器这一元器件受其启发满足了神经形态信息存储和处理的潜在要求,得到了越来越多的研究和关注。然而,迄今为止忆阻器只是在无机领域取得了较大的发展,有机忆阻器还没有得到深入的研究成果。但是,有机材料凭借着成膜简单,成本低以及柔性可拉伸等特点使得有机忆阻器有着很有价值的应用前景。目前有机忆阻器的成功制备以及自身的稳定可重复性仍然面临着严峻的挑战,因此设计和制备高性能有机忆阻器对神经功能模拟领域具有重大研究意义。本文以离子型忆阻器为基础,设计制备了一系列基于Zn TPP的有机二极管忆阻器,并深入研究了器件的机制、性能和在神经突触功能模拟方面的应用,推动了有机忆阻器的理论发展和实际应用。(1)传统忆阻器中载流子沿晶界传输具有不可控、随机的特点,所以得到的阻变特征曲线比较粗糙不稳定。相比较于无机忆阻器,基于Zn TPP构建的有机二极管忆阻器可通过中心金属锌离子与氧离子形成的配位键的形成和断裂精确地调控载流子的传输,进而实现了稳定、平滑、渐变的阻变行为。我们通过调整不同卟啉锌的厚度得到了三种不同性能的有机二极管忆阻器件,发现了基于活性层卟啉锌厚度的依赖效应,为后面构建实现多功能忆阻器件组打下基础。(2)鉴于通过磁溅射蒸镀制备的卟啉锌有机二极管忆阻器具有虽稳定、平滑、渐变的阻变行为,尝试使用溶液加工方法制备基于卟啉锌有机二极管忆阻器。通过溶液加工制备的忆阻器更容易实现大面积制备,具有更高的产率,仍然实现了忆阻器的基本特征功能,而且可进行生物突触兴奋抑制测试以及学习遗忘等功能模拟。这里提到的溶液加工都是基于ITO玻璃基底,因为卟啉锌旋涂到柔性PET-ITO界面时不易成膜,这也是后期需要改进工艺的最重要的一点。(3)探索基于卟啉锌有机二极管忆阻器在柔性衬底方面的调控应用,以期获得更贴合实际应用的柔性忆阻器。在这项研究中,一种基于Zn TPP忆阻器的强大灵活的简单突触装置实现几种与人类大脑系统类似的生物突触功能。它采用氧空位,这是实现忆阻切换机制的关键物种之一,可作为有机柔性忆阻器的电子耦合载体。混合离子和电子传导机制是模拟生物突触并实现部分大脑功能的有效工具,此外,主要研究了不同弯曲次数和弯曲半径下有机忆阻器的突触性能。研究结果的稳健性表现出利用有机材料设计柔性忆阻器的可能性,最重要的是,这将加速可穿戴智能计算机的实现。
【图文】：

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1971 年被 LeonChua 的一篇文章改变了[12]。他指出，，定律，电流、电压、电荷和磁通这四个基本电路变量数学关系，总共有六种不同的数学关系，如图 1.1 所示间也应当具有某种对应关系。所以，LeonChua 首次提间的关系，并推断这个基本电路元件是 memristor（有发现和忆阻器完全等同的物理设备，这个概念没有实验室才提出了一种微小三明治结构的物理模型，在两的二氧化钛薄膜层，实现了忆阻器的电学特性[5,13]，至紧接着，在 2010 年，他们的研究成果发现，忆阻器可存储[14]。此外，M.Prezioso 等人也在 2015 年研究了一密集的无晶体管交叉开关电路中[15]。因此，称为第四到了广泛研究，它的出现也推动了人工智能领域的发

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位硕士研究生学位论文提出，忆阻器得到了广泛的关注和研究，基于现有的研究成，更具有实际用处的有机忆阻器也逐渐涌现出来。本章节将机制，把它们分为七种类型，包括离子迁移，相变，铁电性米机制效应，电荷俘获和去陷阱等[23]。其中，最为主要三个)将会在下面进行阐述。此外，还详细综述了有机忆阻器的稳定的有机忆阻器提供参考。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN60

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