含苯并噻唑的小分子的合成與電存儲(chǔ)性能的研究.pdf

1、隨著新科技革命(信息革命)不斷加速發(fā)展,整個(gè)世界的信息量也呈現(xiàn)幾何級(jí)增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的以“0”和“1”為基準(zhǔn)的存儲(chǔ)技術(shù),即二進(jìn)制光存儲(chǔ)和磁存儲(chǔ),已經(jīng)發(fā)展到了瓶頸階段,其極限存儲(chǔ)容量只能達(dá)到106 Bit/cm2,這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。因此,尋求存儲(chǔ)技術(shù)的突破已經(jīng)成為當(dāng)前的燃眉之急。近幾年來,電存儲(chǔ)技術(shù)吸引了越來越多的人的關(guān)注。在2010年,我們課題組設(shè)計(jì)出以V型偶氮分子為核心材料的器件,該器件突破了傳統(tǒng)的“二進(jìn)制”,成功實(shí)現(xiàn)了“三進(jìn)制

2、”的存儲(chǔ),極大地提高了單位面積上的存儲(chǔ)密度。
　　本論文跳出了傳統(tǒng)以偶氮為核心的研究領(lǐng)域,引入苯并噻唑這一弱吸電子基團(tuán),并將它與其他不同強(qiáng)度的吸電子基團(tuán)組合起來,以考察不同大小“陷阱”以及不同的分子結(jié)構(gòu)對(duì)于器件存儲(chǔ)性能的影響。同時(shí),本文對(duì)不同的制膜技術(shù)對(duì)薄膜器件的性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)化的研究:
　　(1)設(shè)計(jì)并合成了兩個(gè)有機(jī)小分子BTVCz-NO2和BTVCz,兩分子骨架中均含有一個(gè)供電子基團(tuán)(咔唑)和一個(gè)弱的吸電子基團(tuán)(苯

3、并噻唑)。分子 BTVCz-NO2是一個(gè)不對(duì)稱A1-D-A2形結(jié)構(gòu),而分子BTVCz由咔唑和苯并噻唑形成單一D-A結(jié)構(gòu)。通過對(duì)兩分子器件進(jìn)行I/V測(cè)試,我們發(fā)現(xiàn),ITO/ BTVCz-NO2/Al器件表現(xiàn)出非易失性三進(jìn)制WORM性能,而ITO/ BTVCz/Al則表現(xiàn)為二進(jìn)制易失性的DRAM性能。通過對(duì)它們的光學(xué),電化學(xué)以及表面形貌進(jìn)行研究,再結(jié)合理論計(jì)算,我們得出結(jié)論:兩分子器件表現(xiàn)出不同的存儲(chǔ)性能是因?yàn)閮烧叻肿咏Y(jié)構(gòu)中含有不同強(qiáng)度及不

4、同數(shù)量的吸電子基團(tuán)所引起的,這對(duì)今后通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控有機(jī)存儲(chǔ)器件不同性能具有十分重要的意義。
　　(2)將分子 BTVCz-NO2用兩種不同的方法(溶液旋涂和真空蒸鍍)制成薄膜器件,并對(duì)兩器件進(jìn)行 I/V測(cè)試,結(jié)果表明兩器件均表現(xiàn)出非易失性三進(jìn)制 WORM型存儲(chǔ),而真空蒸鍍的存儲(chǔ)器件的開啟電壓更高,且有效存儲(chǔ)單元數(shù)量大大下降。通過UV、CV、AFM和XRD測(cè)試,發(fā)現(xiàn)溶液旋涂薄膜的紫外吸收發(fā)生更大的紅移,氧化電位更低,薄膜的表面起伏

5、度更小,分子間堆積距離更小,正是這些原因才導(dǎo)致兩薄膜的存儲(chǔ)性能存在如此大的差異。以上結(jié)果表明,用不同的薄膜技術(shù)制備出來的器件之間的差異是很大的。對(duì)于同一個(gè)分子,可以選擇用不同的成膜技術(shù)篩選出最理想的薄膜,以獲得最佳的器件性能。
　　(3)設(shè)計(jì)并合成了以DPP為中心吸電子基團(tuán)、兩側(cè)含有苯并噻唑的共軛分子。通過用氯苯、環(huán)己酮以及兩者不同比例的混合溶劑將該分子旋涂成納米薄膜并制備成“三明治”結(jié)構(gòu)器件。通過AFM、XRD和I-V等測(cè)試,發(fā)