CdSe量子點/PVK復合電雙穩器件的制備及載流子輸運性能研究
報道一種基于CdSe量子點/聚乙烯基咔唑有機無機復合電雙穩器件,通過對量子點濃度的控制使器件在室溫下可以通過正向偏壓和負向偏壓脈沖激勵下實現高阻態與低阻態的相互轉變,相當于存儲器件的寫入功能與擦除功能,并且可實現重復的"讀-擦-讀-寫"操作。對電流-電壓曲線和電容-電壓曲線展開討論,驗證器件的載流子捕獲與釋放機制,闡述載流子在該器件的輸運機制。
關鍵詞： 有機無機復合器件;電雙穩;量子點;載流子傳輸
基金項目: 國家高技術研究發展(863)計劃基金資助項目(2012AA030303);; 教育部博士點專項科研基金資助項目(20103514120009)
有機功能器件制作簡單、成本低, 并有潛在的能力突破硅集成電路的尺寸極限, 具有很大的研究價值。所以, 近年來關于有機分子材料及其功能器件的研究報道層出不窮。有機無機復合器件的低電壓驅動、響應速度快等優點, 引起了研究人員的注意。2002 年Yang 課題組報道了真正具有良好的可多次重復擦寫性能優良的有機電雙穩態器件。掀起有機材料在電雙穩態器件上的應用熱潮, 在研究學者們孜孜不倦的追求研究中, 在這方面均取得了很大的進展, 又拓展了立體空間的存儲單元的3D 器件, 使器件便宜攜帶的柔性器件以及新材料方面成績都引人注目。雖然這幾年來在有機電雙穩態領域內取得了很大的進展, 但仍然存在一些重大的問題, 導致有機電雙穩器件在近十年來無法實現產業化。目前有機存儲器件面臨的挑戰是實現可重復的高速開關轉變、明確的器件工作及失效機理, 以及建立統一的器件開關的轉變機理的解釋。
本文利用簡單的旋涂工藝, 從濃度上優化參數,制備出可以在室溫下實現連續擦寫、狀態穩定的功能器件, 而且還得到一種不可擦除的功能器件。從電學特性上分析了連續擦寫性能優良的器件, 通過C-V 測試判定載流子的俘獲是由于CdSe 量子點的電荷限制效應, 闡述了載流子在器件中的輸運機制。這些研究內容對了解有機電雙穩態的作用機制對制備高效的存儲器件具有較大幫助。
研制了CdSe QDs/ PVK 有機無機復合電雙穩態器件, 器件結構為ITO/ PVK: CdSe/ Ag。從濃度上優化器件的性能并在室溫下實現非易失性信息存儲功能。我們認為在較低濃度QDs 的作用下, 形成的較低的內建電場導致器件的開關比性能不理想, 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, 陷獲的載流子無法被反正偏壓釋放, 形成無法擦除的功能器件。在適中QDs 濃度下, 器件的高阻態與低阻態在未達到閾值電壓的偏壓作用下, 狀態穩定, 并且可以實現連續的 讀-寫-讀-擦操作。通過C-V 的測試結果驗證器件作用機制符合載流子俘獲釋放機制, 認為器件高阻態與低阻態之間的跳變是由于CdSe QDs 對載流子陷獲與釋放機理造成的。
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