【摘 要】
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酞菁的分子结构高度对称,具有物理化学稳定性,以及独特的光电性能。其薄膜容易吸附氧,在外加电场作用下,电离氧空位堆积逐渐形成导电通路,表现出独特的电滞特性,有望用作忆阻器。本文测试了铁酞菁（FePc）薄膜电子器件的电滞行为,探索铁酞菁用作忆阻器的可能性。通俗来说,晶体的晶体学质量对器件的性能好坏起着至关重要的作用。为了保证薄膜电子器件的最优化,本论文从原料合成、薄膜生长条件、器件结构三个方面进行实验
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酞菁的分子结构高度对称,具有物理化学稳定性,以及独特的光电性能。其薄膜容易吸附氧,在外加电场作用下,电离氧空位堆积逐渐形成导电通路,表现出独特的电滞特性,有望用作忆阻器。本文测试了铁酞菁（FePc）薄膜电子器件的电滞行为,探索铁酞菁用作忆阻器的可能性。通俗来说,晶体的晶体学质量对器件的性能好坏起着至关重要的作用。为了保证薄膜电子器件的最优化,本论文从原料合成、薄膜生长条件、器件结构三个方面进行实验设计及讨论。（1）通过引入铁粉、引入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一烷基-7-烯、调节原料比例及浓度三种方式成功合成了铁酞菁,并通过多晶X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、紫外可见分光光度计以及场发射扫描电子显微镜对制备样品进行表征。分析了样品的物相、分子结构以及微观形貌。通过对三组样品的横向对比分析,找到了能够合成高纯度、高产率以及高结晶度的铁酞菁的绿色合成法:仅需要将FeCl2·4H2O与1,2-二甲基苯按照1:8的比例（2 mmol:16 mmol）混合后以乙醇为溶剂通过溶剂热合成法在190℃条件下恒温加热8 h,利用乙醇、去离子水反复过滤得到铁酞菁,制备方法简单高效。（2）采用有机蒸发将制备所得的铁酞菁样品蒸镀成薄膜,利用膜厚仪测试铁酞菁的升华温度为380℃,利用台阶仪测试膜厚,确定铁酞菁薄膜的生长温度为400℃,生长时间为2 h。通过原位加热实验,发现室温生长的铁酞菁薄膜微观形貌为球形,受热后变为长条形,铁酞菁薄膜在原位加热以及退火后没有出现相转变,原位加热样品的紫外吸收峰没有发生偏移。（3）利用磁控溅射溅射金属电极,设计六种器件结构:Al/FePc/Al,Co/FePc/Co,Al/FePc/Co,Co/FePc/Al,ITO/FePc/Co 以及 ITO/FePc/Al。对上述六种结构进行循环I-V曲线测试,分析其电滞行为。结果发现Al/FePc/Al器件的循环I-V曲线与铁电存储器的电滞回线极为相似。相对于酞菁内部中心金属原子（铁）的贡献而言,器件金属电极以及内部的电离氧空位都有参与滞后行为。器件的电滞行为会受到施加电压的影响,当电压小于10 V时,器件拥有类似于铁电存储器的电滞回线;当电压大于10V时,器件的循环I-V曲线失去对称性,并且仅在正电压区间内出现明显的电滞行为。Co/FePc/Co器件的循环I-V曲线呈现“8”字形,在施加50 V电压时,在第一象限内的I-V曲线出现高低阻态。Al/FePc/Co,Co/FePc/Al器件同时出现了 Al/FePc/Al,Co/FePc/Co两种器件的电滞行为,说明电极影响器件电滞行为。（4）ITO/FePc/Co器件在测试电压为5 V时出现了阻变行为,但是循环曲线不稳定,该器件的测试结果说明铁酞菁有望用作忆阻器件的中间层。ITO/FePc/Al器件出现忆阻行为,其循环I-V曲线的形状符合互补型阻变开关的特点,器件的开启与关闭可在同一极性下实现,属于单极型。器件内部的电离氧空位参与导电通路的形成,忆阻行为与电离氧空位以及Al电极相关。
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