含苯并噻唑的小份子的合成与电存储性能的研究.pdf

含苯并噻唑的小分子的合成与电存储性能的研究 中文摘要 含苯并噻唑的小分子的合成与电存储性能的研究 中文摘要 随着新科技革命(信息革命)不断加速发展，整个世界的信息量也呈现几何级增 长。传统的以 “0”和“1”为基准的存储技术，即二进制光存储和磁存储，已经发展到 6 2 了瓶颈阶段，其极限存储容量只能达到 10 Bit/cm , 这已经远远不能满足人们的需求。 因此，寻求存储技术的突破已经成为当前的燃眉之急。近几年来，电存储技术吸引了 越来越多的人的关注。在 2010 年，我们课题组设计出以V 型偶氮分子为核心材料的 器件，该器件突破了传统的“二进制”，成功实现了“三进制” 的存储，极大地提高了单 位面积上的存储密度。 本论文跳出了传统以偶氮为核心的研究领域，引入苯并噻唑这一弱吸电子基团， 并将它与其他不同强度的吸电子基团组合起来，以考察不同大小“陷阱” 以及不同的分 子结构对于器件存储性能的影响。同时，本文对不同的制膜技术对薄膜器件的性能的 影响进行了系统化的研究： （1）设计并合成了两个有机小分子 BTVCz-NO2 和 BTVCz ，两分子骨架中均含 有一个供电子基团 （咔唑）和一个弱的吸电子基团 （苯并噻唑）。分子 BTVCz-NO2 是一个不对称 A 1-D-A2 形结构，而分子 BTVCz 由咔唑和苯并噻唑形成单一 D-A 结 构。通过对两分子器件进行 I/V 测试，我们发现，ITO/ BTVCz-NO /Al 器件表现出 2 非易失性三进制 WORM 性能，而 ITO/ BTVCz /Al 则表现为二进制易失性的DRAM 性能。通过对它们的光学，电化学以及表面形貌进行研究，再结合理论计算，我们得 出结论：两分子器件表现出不同的存储性能是因为两者分子结构中含有不同强度及不 同数量的吸电子基团所引起的，这对今后通过分子结构调控有机存储器件不同性能具 有十分重要的意义。 （2 ）将分子 BTVCz-NO2 用两种不同的方法 （溶液旋涂和真空蒸镀）制成薄膜 器件，并对两器件进行 I/V 测试，结果表明两器件均表现出非易失性三进制 WORM 型存储，而真空蒸镀的存储器件的开启电压更高，且有效存储单元数量大大下降。通 过 UV 、CV 、AFM 和 XRD 测试，发现溶液旋涂薄膜的紫外吸收发生更大的红移，氧 I 中文摘要 含苯并噻唑的小分子的合成与电存储性能的研究 化电位更低，薄膜的表面起伏度更小，分子间堆积距离更小，正是这些原因才导致两 薄膜的存储性能存在如此大的差异。以上结果表明，用不同的薄膜技术制备出来的器 件之间的差异是很大的。对于同一个分子，可以选择用不同的成膜技术筛选出最理想 的薄膜，以获得最佳的器件性能。 （3 ）设计并合成了以DPP 为中心吸电子基团、两侧含有苯并噻唑的共轭分子。 通过用氯苯、环己酮以及两者不同比例的混合溶剂将该分子旋涂成纳米薄膜并制备成 “三明治”结构器件。通过 AFM、XRD 和 I-V 等测试，发现各薄膜的质量及存储性能 存在明显的差异，其中用混合溶剂环己酮/氯苯 1:2 旋涂的薄膜性能最好，表现出非 易失性三进制 WORM 型存储，两次开启电压为-1.3 V 和-2.3 V ，且该器件的有效单元 数量最多，平均 64 个单元中有 40 个可以实现三进制存储性能，有效率达到了62%， 远远优于用其他溶剂旋涂制备的器件，这说明不同溶剂及混合溶剂对于器件的存储性 能有着重要的影响。 关键词：苯并噻唑，吸电子基团，溶液旋涂，真空蒸镀，混合溶剂 作 者：苏 哲 指导老师：路建美