具有负微分电阻和存储特性的有机二极管研究

作为有机电子器件中的重要组成部分，具有负微分电阻和存储特性的有机二极管吸引了越来越多的关注。虽然目前这方面的研究已经取得了一定进展，但产生负微分电阻和存储特性的机制以及器件的存储稳定性等问题仍亟待解决。因此深入开展具有负微分电阻和存储特性的有机二极管的研究具有重要意义。 本论文研究了一系列具有负微分电阻和存储特性的有机二极管，并对其工作机制进行了深入探讨，为具有负微分电阻和存储特性的有机二极管的进一步研究奠定了基础。 1、制备出了一系列具有负微分电阻特性的有机小分子二极管。研究发现，基于CuPc 有机半导体的有机二极管表现了可重复的负微分电阻特性，而这种负微分电阻特性易受所用电极、有机膜蒸镀速率、测试速率和所加负向电压等因素的影 响。机理研究表明，该器件的负微分电阻特性是由于CuPc 内存在的深能级陷阱对电荷的捕获和释放的结果。而基于Alq3 等多种有机半导体的有机二极管也表现了良好的可重复的负微分电阻特性。机理研究表明，该类器件的负微分电阻特性是由于在有机层内少数载流子的注入和积累引起的纳米导电丝的结果，电荷的大量积累导致了导电丝通道的形成，使器件表现了高的导电态；而大的电压又及易使导电丝通道消失，使器件表现了低的导电态，电流降低。 2、开发出了一系列具有可重复负微分电阻和存储特性的掺杂聚合物有机二极管。研究发现，合适的共掺杂可显著提高器件的存储性能，基于1,4-dibenzyl C60和ZnPc 掺杂PS 的器件可循环上百万次，开关电流比超过了两个数量级，电流维 持时间超过了三个小时，其负微分电阻和存储特性可以用ZnPc 的氧化及1,4-dibenzyl C60 和ZnPc 之间的电荷转移很好地给予解释。而金纳米粒子掺杂PVK的器件也表现了很好的存储特性，循环次数超过了25 万次，开关电流比超过了100 倍，其存储过程被认为是由于金纳米粒子电荷俘获的结果。 3、通过控制有机/金属界面层处有机分子的蒸镀速率，制备出了基于并五苯有机半导体的写一次读多次存储有机二极管。该器件表现出了高的开关电流比（最大可达5000）和良好的数据维持时间（超过了240 小时），界面偶极层的形成和破坏所导致的注入势垒的改变很好地解释了该器件写一次读多次的开关电流转变过程。通过热退火控制PVK 聚合物薄膜的表面形态也制备出了具有写一次读多次存储特性的聚合物二极管，该器件同样表现了良好的开关存储特性，而且该器件可以用更简单的旋涂方法制备，进一步简化了器件制备工艺。