CdSe量子点/PVK复合电双稳器件的制备及载流子输运性能研究
报道一种基于CdSe量子点/聚乙烯基咔唑有机无机复合电双稳器件,通过对量子点浓度的控制使器件在室温下可以通过正向偏压和负向偏压脉冲激励下实现高阻态与低阻态的相互转变,相当于存储器件的写入功能与擦除功能,并且可实现重复的"读-擦-读-写"操作。对电流-电压曲线和电容-电压曲线展开讨论,验证器件的载流子捕获与释放机制,阐述载流子在该器件的输运机制。
关键词： 有机无机复合器件;电双稳;量子点;载流子传输
基金项目: 国家高技术研究发展(863)计划基金资助项目(2012AA030303);; 教育部博士点专项科研基金资助项目(20103514120009)
有机功能器件制作简单、成本低, 并有潜在的能力突破硅集成电路的尺寸极限, 具有很大的研究价值。所以, 近年来关于有机分子材料及其功能器件的研究报道层出不穷。有机无机复合器件的低电压驱动、响应速度快等优点, 引起了研究人员的注意。2002 年Yang 课题组报道了真正具有良好的可多次重复擦写性能优良的有机电双稳态器件。掀起有机材料在电双稳态器件上的应用热潮, 在研究学者们孜孜不倦的追求研究中, 在这方面均取得了很大的进展, 又拓展了立体空间的存储单元的3D 器件, 使器件便宜携带的柔性器件以及新材料方面成绩都引人注目。虽然这几年来在有机电双稳态领域内取得了很大的进展, 但仍然存在一些重大的问题, 导致有机电双稳器件在近十年来无法实现产业化。目前有机存储器件面临的挑战是实现可重复的高速开关转变、明确的器件工作及失效机理, 以及建立统一的器件开关的转变机理的解释。
本文利用简单的旋涂工艺, 从浓度上优化参数,制备出可以在室温下实现连续擦写、状态稳定的功能器件, 而且还得到一种不可擦除的功能器件。从电学特性上分析了连续擦写性能优良的器件, 通过C-V 测试判定载流子的俘获是由于CdSe 量子点的电荷限制效应, 阐述了载流子在器件中的输运机制。这些研究内容对了解有机电双稳态的作用机制对制备高效的存储器件具有较大帮助。
研制了CdSe QDs/ PVK 有机无机复合电双稳态器件, 器件结构为ITO/ PVK: CdSe/ Ag。从浓度上优化器件的性能并在室温下实现非易失性信息存储功能。我们认为在较低浓度QDs 的作用下, 形成的较低的内建电场导致器件的开关比性能不理想, 而在较高浓度QDs 的作用下, 由于QDs 紧密靠拢, 随着载流子的注入也被陷获, 并且在分子间偶合作用较大的情况下, 陷获的载流子无法被反正偏压释放, 形成无法擦除的功能器件。在适中QDs 浓度下, 器件的高阻态与低阻态在未达到阈值电压的偏压作用下, 状态稳定, 并且可以实现连续的 读-写-读-擦操作。通过C-V 的测试结果验证器件作用机制符合载流子俘获释放机制, 认为器件高阻态与低阻态之间的跳变是由于CdSe QDs 对载流子陷获与释放机理造成的。
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