聚苯胺-氧化石墨烯復(fù)合材料阻變存儲(chǔ)器的制備和性能研究.pdf

1、信息的飛速發(fā)展對信息存儲(chǔ)和邏輯電路方面提出了更高的要求。傳統(tǒng)的硅基存儲(chǔ)器由于存儲(chǔ)密度低、加工成本高、器件制備工藝復(fù)雜以及材料自身限制等使其發(fā)展達(dá)到極限，已不能滿足信息存儲(chǔ)快速發(fā)展的需求。與硅基存儲(chǔ)器相比，有機(jī)聚合物存儲(chǔ)器具有諸多優(yōu)勢，如材料易加工、加工過程功耗低并且成本低、材料柔韌性好、可大面積制作、響應(yīng)快、可實(shí)現(xiàn)高密度存儲(chǔ)等，因此被認(rèn)為是下一代非易失存儲(chǔ)技術(shù)的最有力競爭者之一。另一方面，石墨烯作為存儲(chǔ)材料也能提供好的機(jī)械柔韌性、快速響

2、應(yīng)時(shí)間、高開關(guān)比等特點(diǎn)，并且可以實(shí)現(xiàn)微型化電路。因此基于有機(jī)聚合物/石墨烯的復(fù)合阻變式存儲(chǔ)器件研究有望集合二者優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步改善有機(jī)電存儲(chǔ)器件的綜合性能。本文通過不同的復(fù)合方法分別制備了磺化聚苯胺-氧化石墨烯復(fù)合材料和聚苯胺-氧化石墨烯復(fù)合材料，并將復(fù)合材料作為活性層制備了夾層存儲(chǔ)器件，表征并分析了復(fù)合器件的電存儲(chǔ)性能。本課題具體內(nèi)容如下：
　?。?）采用簡單的物理共混法制備磺化聚苯胺（SPANI）和氧化石墨烯（GO）復(fù)合水分散液，

3、并將其旋涂于ITO玻璃上作為活性層，蒸鍍上電極Al，得到夾層器件結(jié)構(gòu)Al/SPANI-GO/ITO。室溫環(huán)境下，通過電流-電壓（I-V）測試，測得該器件具有非易失存儲(chǔ)性能。通過探究發(fā)現(xiàn)器件活性層的厚度和復(fù)合材料中GO與SPANI的含量配比以及SPANI磺化時(shí)間均會(huì)對器件存儲(chǔ)性能造成影響。當(dāng)活性層的厚度為60 nm，復(fù)合材料中GO含量為10％，SPANI磺化時(shí)間為3 h時(shí)測得器件的性能較優(yōu)異，器件的電流開關(guān)比較大達(dá)到104，SET電壓為（

4、-2.1）V。在大氣環(huán)境下，器件有好的穩(wěn)定性、持久的記憶時(shí)間和快的響應(yīng)速度。最后，通過對電流-電壓（I-V）曲線進(jìn)行理論模擬，推斷存儲(chǔ)機(jī)理與GO和SPANI分子間的電荷轉(zhuǎn)移有關(guān)。
　?。?）采用過硫酸銨（APS）做氧化劑，在 GO片上原位聚合苯胺單體，制備GO-聚苯胺（PANI）復(fù)合材料。將GO-PANI的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶液旋涂在 ITO上作為活性層，蒸鍍上電極 Al，得到夾層器件結(jié)構(gòu)Al/PANI-GO/ITO。室溫

5、環(huán)境下，通過電流-電壓（I-V）測試，測得該器件具有非易失存儲(chǔ)性能。通過探究發(fā)現(xiàn)PANI聚合時(shí)間、活性層的厚度和復(fù)合材料中GO與SPANI的含量配比會(huì)對器件存儲(chǔ)性能造成影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)PANI聚合時(shí)間長會(huì)影響膜的表面粗糙度進(jìn)一步影響膜性能的穩(wěn)定；當(dāng)活性層厚度在80 nm，GO-PANI復(fù)合材料中GO含量為8 wt%時(shí)，器件的電流開關(guān)比較大達(dá)到8×103，SET電壓為（-1.8）V。大氣環(huán)境下，測得器件有可重復(fù)擦寫性、快的響應(yīng)時(shí)間和好的穩(wěn)定性