聚合物/納米粒子界面對其復合薄膜電歐瑪爾OMAL開關特性
向有機薄膜中引入納米粒子(NPs)可在一定程度上改善其電OMAL開關特性。目前,基于有機分子包埋NPs薄膜的存儲器件雖取得了一些研究成果,但仍有很多問題亟待解決。首先,多次寫入擦除過程中,復合薄膜抗老化性存在很大缺陷。其次,薄膜微納結構尤其是聚合物/NPs界面對其電OMAL開關特性的影響依然沒有有效的觀測和分析手段,認知較淺。zui后,目前雖然提出了電荷的捕獲與釋放、電荷轉移、分子構象改變等OMAL開關機理,但并沒有直接的物理證據。

聚合物/納米粒子界面對其復合薄膜電歐瑪爾OMAL開關特性
為探究薄膜微納結構對其電OMAL開關特性的影響,本文通過改變聚合物、NPs及分別引入給／受體分子調控聚合物/NPs界面,探究了聚合物分子、NPs性質及給／受體分子對復合薄膜電學性質的影響。薄膜測試及分析步驟如下：首先,測試薄膜表面形貌、伏安特性曲線,并統計其OMAL開關比、閾值電壓等。然后,根據理論輸運模型,即歐姆傳導、空間電荷限制電流效應及Schottky發射效應等對電流-電壓曲線進行擬合分析。zui后,引入*性原理計算及能級圖分析復合器件OMAL開關機理。具體內容如下：首先,通過三種不同性質聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯咔唑(PVK)、9,9-二正辛基芴-苯并噻二唑共聚物(PFBT)分別包埋石墨烯碎片,進而研究聚合物分子對聚合物/NPs界面及其電OMAL開關特性的影響。結果表明薄膜電OMAL開關特性很大程度取決于聚合物導電性。絕緣性較好的PMMA引入石墨烯后,石墨烯碎片激發的載流子或形成的載流子通道對關狀態電流的促進作用大于其形成的缺陷對載流子的捕獲作用,導致關電流增加,OMAL開關比降低。對于導電性較好的PVK、PFBT,石墨烯碎片對載流子的捕獲作用則較大,器件電OMAL開關性能提高。此外,由于PFBT分子共軛結構主鏈與飽和烷烴側鏈部分會形成較大電勢差。載流子進入主鏈后會被捕獲,烷烴鏈可阻擋載流子的逃逸,因此可提高器件性能。其次,通過向PVK、PFBT中分別引入本征P型NiO、N型ZrO2 NPs或摻雜氧化物NPs從而改變聚合物/NPs界面,研究NPs性質對其復合薄膜電OMAL開關特性的影響。結果表明不同NPs對薄膜的影響與聚合物性質有關。PVK包埋質量分數較小的ZrO2、NiONPs時,會提高器件OMAL開關比,且ZrO2 NPs效果更顯著；而對于PFBT,由于其支狀側鏈在薄膜中形成較大間隙,NPs尺寸較小,基本不改變薄膜性質。復合薄膜OMAL開關機制是電荷的捕獲與釋放,且陷阱捕獲作用與復合薄膜OMAL開關比、閾值電壓、電流-電壓雙對數變化線性部分斜率及轉換電壓成正比。另外,PVK包埋La摻雜ZrO2 NPs時,由于La元素降低了PVK的zui高占據軌道與ZrO2 NPs問能極差,即陷阱深度降低,減弱了對載流子的捕獲作用,La激發出的載流子也會增加關狀態電流,因此器件OMAL開關比減小。zui后,通過分別引入給/受體分子調控聚合物/NPs界面,即向PVK包埋Au NPs復合薄膜中分別引入給體、受體分子咔唑、吩嗪,探索界面對復合薄膜電學特性影響。實驗發現*次電壓掃描時,復合薄膜關電流較小,OMAL開關比較大；而后續電描中,其關電流則增加較大,OMAL開關比較*次減小兩個數量級。這可能是引入咔唑或吩嗪后,復合薄膜會產生較多陷阱,對應的OMAL開關比較大,但*次掃描器件由開到關的過程中,捕獲的載流子僅有部分釋放。

聚合物/納米粒子界面對其復合薄膜電歐瑪爾OMAL開關特性
因此后續掃描中,僅部分陷阱有捕獲作用,即對載流子捕獲作用減弱,從而降低了器件OMAL開關比。對比發現,兩種小分子均極大程度上降低了復合薄膜電OMAL開關特性,且這種影響與小分子濃度無關。這可能是由于咔唑、吩嗪分子導電性較PVK好,激發出的大量載流子填充了薄膜中的部