基于P3HT/PEO全聚合物薄膜电双稳特性研究

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近年来,在有机光电子器件领域中,有机电双稳器件逐渐成为一个重要的研究方向。无机半导体存储器随着尺寸的减小生产成本呈指数增长,再加上光刻技术的限制,逐渐满足不了人们对高存储密度、小尺寸存储器的需求。而有机电双稳器件具备存储密度大、柔韧性好、成本低廉等优点,受到了越来越多业界学者的关注。相较于有机小分子材料的热蒸镀法,有机聚合物在制备薄膜的过程中可以采用旋涂法,制备工艺简单、成本低廉,而且聚合物材料具备质量轻、组成结构多变、柔韧性好等优点,聚合物电双稳器件逐渐成为人们研究的热点。本工作通过三种不同的方法制备了基于聚3-己基噻吩(P3HT)和聚环氧乙烷(PEO)的全有机聚合物电双稳器件,并研究了其特性,工作主要内容如下:(1)单层全聚合物薄膜电双稳器件的研究。该器件的活性层为通过旋涂法制备的由P3HT和PEO组成的共混单层薄膜。对器件的横截面进行扫描电子显微镜测量(SEM),并对器件的各项电学性能进行了研宄。通过改变P3HT与PEO的浓度配比研究其对电双稳特性的影响。器件在正向电压区有很好的开关特性,写入电压为25V,最大开关比达到了103。对单层全聚合物电双稳器件的电流电压曲线进行线性拟合,研究了该器件在高导态和低导态的电荷传输机制。(2)自发相分离形成双层全聚合物薄膜电双稳器件的研究。对器件的横截面进行扫描电子显微镜测量(SEM),发现该器件的活性层在热退火过程中由于自发相分离形成了双层结构。对器件的各项电学性能进行测量与研究,同样器件在正向电压区有很好的开关特性,阈值电压从25V减小到10V,最大开关比同样达到了103,持续时间达到了103s,比单层电双稳器件的持续时间高出了一个数量级。(3)逐层旋涂双层全聚合物薄膜电双稳器件的研究。该器件的活性层为通过逐层旋涂的方法制备的由P3HT层和PEO层组成的双层薄膜。对器件的横截面进行扫描电子显微镜测量(SEM)。对器件的各项电学性能进行测量,器件在正负电压区均有很好的开关特性,写入电压为10V,最大ON/OFF比达到了104,器件高低导电态的持续时间达到了104s。最后,对器件在不同导电态下进行理论拟合以研究器件的电荷传输机制。这种方法制备的器件性能明显优于前两种器件。
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