氧化石墨烯及典型有机高分子聚合物二极管存储器件的电荷传输研究

发布时间：2017-07-05 01:01

  本文关键词：氧化石墨烯及典型有机高分子聚合物二极管存储器件的电荷传输研究

  更多相关文章： 氧化石墨烯 电介质 半导体 铁电 厚度 电极

【摘要】：有机高分子材料不仅能够实现无机半导体材料在诸如信息显示、存储等领域的功能,还具有机械强度大,种类多,分子可设计,柔性,超薄,适合印刷等大面积、低成本制备的特点。在被广泛研究的电子器件中,有机二极管存储器由于其简单的器件结构和制备工艺,较大的电流开关比,可堆叠等优点受到人们的广泛关注。然而目前基于有机的二极管存储器还存在着器件重复性差,性能不稳定,存储机制还不明确等问题。因此研究典型有机高分子材料二极管存储器件的电荷传输过程,测试器件在扫描电压下电流的变化是了解有机二极管存储器存储机制的重要手段。本论文的工作聚焦在典型有机材料的电介质性质和半导体性质对于器件性能的影响。1、对于典型的电介质材料氧化石墨烯,我们发现当GO薄膜的厚度约大于300纳米时,在ITO/GO/Al的二极管器件中,器件具有动态随机存储功能,在周期性的电压脉冲作用下具有优异的读写擦循环性能,较大的电流开关比,器件稳定性好,重复性高。通过对器件电流-电压特性曲线的分析,推测器件出现的电流迟滞现象是GO具有的电介质性质造成的,并且我们用压电原子力显微镜证实了GO具有铁电性质。同时,我们发现基于GO的二极管器件具有厚度和电极依赖效应,通过对实验数据的拟合,推测器件受GO薄膜中氧迁移作用的影响。2、基于在氧化石墨烯二极管存储器中的发现,由于π共轭聚合物具有半导体性质,我们研究π共轭聚合物PFO在ITO/PFO/Al的二极管器件中的电荷传输过程。通过控制测试电压的范围,PFO薄膜的厚度,测试器件的电流-电压曲线。器件在较低电压区域出现近似对称的电流迟滞现象,显示出电介质性质;在电压较高的范围,器件出现正向整流并伴随有电流迟滞的现象,显示出半导体性质。器件的厚度效应也被研究,相同条件下,薄膜厚度较薄的器件更容易出现整流现象。典型π共轭聚合物电介质性质和半导体性质对于器件性能的影响有助于人们正确认识其在有机二极管存储器中的应用前景。3、作为对比试验,我们继续研究典型π堆积聚合物材料PVK和典型电介质材料PMMA二极管器件的电荷传输过程。类似地,基于PVK的二极管器件在较低的电压区域显现出电介质性质,在较高的电压区域显现出半导体性质;同时,在相同条件下,较薄薄膜的器件更容易显现出半导体性质。制备了基于PVK的二极管忆阻器ITO/PEDOT:PSS/PVK/Al。在典型电介质材料PMMA的二极管器件中,器件在低电压区域出现对称的电流迟滞曲线,显现出电介质性质;在电压较高的区域,器件并没有出现平滑的电流曲线,电流呈断续的状态,没有显现出半导体性质。
【关键词】：氧化石墨烯 电介质 半导体 铁电 厚度 电极
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;TQ127.11;O631
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 专用术语注释表11-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 有机半导体材料电荷传输过程的理论13-17
• 1.2.1 有机半导体材料的结构13
• 1.2.2 肖特基接触与载流子传输模型13-16
• 1.2.3 欧姆接触与载流子传输模型16-17
• 1.3 有机二极管存储器介绍17-27
• 1.3.1 有机二极管存储器存储单元的结构18-19
• 1.3.2 有机二极管存储器的材料19-21
• 1.3.3 有机二极管存储器的主要性能指标21-23
• 1.3.4 有机二极管存储器的存储机制23-27
• 1.4 有机二极管存储器目前存在的问题27-28
• 1.5 本论文的主要工作28-30
• 第二章 氧化石墨烯二极管存储器件的电荷传输研究30-47
• 2.1 基于氧化石墨烯的二极管存储器的制作30-32
• 2.2 基于氧化石墨烯的动态随机存储器及其机制分析32-38
• 2.2.1 基于氧化石墨烯的二极管动态存储器33-35
• 2.2.2 基于氧化石墨烯的二极管动态随机存储器机制分析35-38
• 2.3 基于氧化石墨烯的二极管器件厚度效应的研究38-46
• 2.3.1 基于氧化石墨烯二极管器件的厚度效应38-39
• 2.3.2 氧化石墨烯铁电性质表征39-41
• 2.3.3 电极材料对于器件性能的影响41-44
• 2.3.4 典型实验数据的拟合44-46
• 2.4 本章小结46-47
• 第三章 基于PFO二极管存储器件的电荷传输研究47-59
• 3.1 基于PFO的二极管器件制作47-49
• 3.2 基于PFO的二极管器件电学性能测试49-53
• 3.2.1 测试电压步长对于器件性能的影响49-51
• 3.2.2 测试电压范围对于器件性能的影响51-52
• 3.2.3 薄膜厚度对于器件性能的影响52-53
• 3.3 基于PFO的二极管器件电学传输过程的研究53-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第四章 基于PVK、PMMA二极管存储器件的电荷传输研究59-69
• 4.1 基于PVK的二极管器件电学性能研究59-65
• 4.1.1 基于PVK的二极管器件制作59-60
• 4.1.2 测试电压范围对于器件性能的影响60-62
• 4.1.3 薄膜厚度对于器件性能的影响62-63
• 4.1.4 基于PVK的有机二极管忆阻器63-65
• 4.2 基于PMMA的二极管器件电学性能研究65-68
• 4.2.1 基于PMMA的二极管器件制作65-66
• 4.2.2 测试电压范围对于器件性能的影响66-67
• 4.2.3 薄膜厚度对于器件性能的影响67-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文75-76
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利76-77
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目77-78
• 致谢78

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本文编号：519909