三种有机分子及其纳米复合薄膜的制备及电学特性研究

论文摘要

随着信息存储技术的不断发展,用有机小分子材料和聚合物材料代替传统的无机半导体作为信息存储介质成为各国研究的热点。本论文将从有机分子材料入手,介绍有机分子薄膜的几种开关特性机理研究。在此基础上,确定对有机分子薄膜的电学特性进行研究。利用TZ2、DDME、MV115和MV73有机功能分子材料,分别制备基于裂隙的有机薄膜和掺有纳米粒子的有机复合薄膜。用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见分光谱（UV-vis）光谱、表面轮廓仪和电化学工作站等对所制备的薄膜进行了组分、形貌和性能的表征。采用溶胶凝胶法制备SnO2薄膜和CuO掺杂的SnO2（CuO-SnO2）薄膜,研究了升温速率和添加聚乙二醇PEG（1000）和丙三醇对SnO2纳米复合薄膜的物相、微观结构和电学特性的影响。研究结果表明：SnO2薄膜呈四方相金红石结构,CuO-SnO2薄膜升温速率在3℃/min之间比较合适,随着升温速率的增加,SnO2薄膜结晶性逐渐变好,晶粒长大,导电特性好,且掺杂PEG后的SnO2薄膜电阻均小于同等条件下未掺杂的SnO2薄膜。综合考虑薄膜裂隙的微观结构、电学特性等因素,我们确定添加PEG的氧化锡薄膜裂隙,研究基于氧化物裂隙的TZ2和DDME有机分子薄膜的电学特性。制备了有机分子MV115和MV73薄膜以及和不同掺杂的ZnO纳米粒子复合薄膜,系统的研究了添加不同质量的ZnO纳米粒子和掺杂不同元素（Cu, Li, Ag, Cu-Li, Ag-Li）的ZnO纳米粒子对有机复合薄膜的物相、微观结构和电学特性的影响。并测试了有机材料在二氯甲烷溶剂中的紫外-可见吸收光谱。研究结果表明：有机材料MV115和MV73形成致密的薄膜,掺有纳米粒子的薄膜则形成纳米颗粒团聚现象,通过测试电学特性发现实验中制备的薄膜均具有开关现象,控制合适的纳米粒子含量可以实现较好的开关特性。掺有纳米粒子后改善了薄膜的电学特性,基于金属氧化物裂隙的有机薄膜表现出明显的电开关现象,但由于裂隙薄膜自身的导电性较好,易产生导通现象,影响薄膜的开关比；纳米粒子对MV115和MV73复合薄膜电学特性的影响比较显著,加入纳米粒子可减少电极附近的电子与空穴的复合,减小薄膜的开关电压,改善薄膜中载流子传输机率,提高薄膜的开关比。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 有机薄膜
• 1.3 薄膜的开关机理
• 1.3.1 氧化还原型
• 1.3.2 电荷转移型
• 1.3.3 分子结构改变型
• 1.3.4 电极金属渗透导电型
• 1.3.5 热响应型
• 1.3.6 其它开关类型
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 基于二氧化锡裂隙的有机薄膜电学特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验所用的设备与器材
• 2.2.2 主要原料
• 2.2.3 实验流程
• 2.3 薄膜样品的表征手段
• 2.3.1 薄膜厚度测量
• 2.3.2 X射线衍射
• 2.3.3 扫描电子显微镜
• 2.3.4 透射电子显微镜
• 2.3.5 电学特性测试
• 2.3.6 光学特性测试
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 X射线衍射分析
• 2.4.2 扫描电子显微镜分析
• 2.4.3 透射电子显微镜分析
• 2.4.4 电学特性分析
• 2.4.5 紫外-可见吸收光谱分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 有机分子MV115薄膜的制备和电学特性表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验所需材料及仪器设备
• 3.2.2 实验流程
• 3.3 器件的表征
• 3.3.1 X射线衍射分析
• 3.3.2 扫描电子显微镜分析
• 3.3.3 透射电子显微镜分析
• 3.3.4 电学特性表征
• 3.3.5 紫外-可见吸收光谱分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 有机分子MV73薄膜的制备与电学特性表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验所需材料及仪器设备
• 4.1.2 溶液的制备
• 4.1.3 薄膜的制备
• 4.2 薄膜的表征
• 4.2.1 X射线衍射分析
• 4.2.2 扫描电子显微镜分析
• 4.2.3 透射电子显微镜分析
• 4.2.4 紫外-可见吸收光谱分析
• 4.2.5 电学特性的表征
• 4.3 掺有不同纳米粒子的薄膜开关比的比较与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文