聚合物纳米粒子界面对其复合薄膜电开关特性影响的研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文聚合物／纳米粒子界面对其复合薄膜电开关特性影响的研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：宫兴李建昌教授东北大学机械工程与自动化学院硕士学科类别：工科流体棚械及工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：评阅人：农z彩譬讼饷东北大学2014年6月降乡万方数据AThesisinVacuumandFluidEngineeingEffectsofPolymer／NanoparticleInterfaceontheResistiveSwitchingofItsComposi

2、teThinFilmsByGongXingSupervisor：Prof．LiJianchangNortheasternUniversityJune2014万方数据论文资助说明本文获得中央高校基本科研业务费专项资金项目(N110403001)咨助，特此致谢。万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下本人独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日飙Ⅻ灿。7’

3、学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：味两年囤／导师签名：签字日期：山，9．e占．27签字日期：2口／牛，。6·27万方数据东北大学硕士学位论文摘要聚合物／纳米粒子界面对其复合薄膜电开关特性影响的研究摘要向有机薄膜中引入纳米粒子(NPs)可在一定程度上改善其电开关特性。目前，

4、基于有机分子包埋NPs薄膜的存储器件虽取得了一些研究成果，但仍有很多问题亟待解决。首先，多次写入擦除过程中，复合薄膜抗老化性存在很大缺陷。其次，薄膜微纳结构尤其是聚合物fN-Ps界面对其电开关特性的影响依然没有有效的观测和分析手段，认知较浅。最后，目前虽然提出了电荷的捕获与释放、电荷转移、分子构象改变等开关机理，但并没有直接的物理证据。为探究薄膜微纳结构对其电开关特性的影响，本文通过改变聚合物、NPs及分别引入给／受体分子调控聚合物fNPs界面，探究了聚合物分子、NPs性质及给／受体分子对复合薄膜电学性质的影响。薄膜测试及分析步骤如下：首先，测试薄膜表面形貌、伏安特

5、性曲线，并统计其开关比、阈值电压等。然后，根据理论输运模型，即欧姆传导、空间电荷限制电流效应及Schottky发射效应等对电流．电压曲线进行拟合分析。最后，引入第一性原理计算及能级图分析复合器件开关机理。具体内容如下：首先，通过三种不同性质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)分别包埋石墨烯碎片，进而研究聚合物分子对聚合物／NPs界面及其电开关特性的影响。结果表明薄膜电开关特性很大程度取决于聚合物导电性。绝缘性较好的PMMA引入石墨烯后，石墨烯碎片激发的载流子或形成的载流子通道对关状态电流的促进作用

6、大于其形成的缺陷对载流子的捕获作用，导致关电流增加，开关比降低。对于导电性较好的PVK、PFBT，石墨烯碎片对载流子的捕获作用则较大，器件电开关性能提高。此外，由于PFBT分子共轭结构主链与饱和烷烃侧链部分会形成较大电势差。载流子进入主链后会被捕获，烷烃链可阻挡载流子的逃逸，因此可提高器件性能。其次，通过向PVK、PFBT中分别引入本征P型NiO、N型Zr02NPs或掺杂氧化物NPs从而改变聚合物／NPs界面，研究NPs性质对其复合薄膜电开关特性的影响。结果表明不同NPs对薄膜的影响与聚合物性质有关。PVK包埋质量分数较小的Zr02、NiONPs时，会提高器件开关比

7、，且Zr02NPs效果更显著；而对于PFBT，由于其支状侧链在薄膜中形成较大间隙，NPs尺寸较小，基本不改变薄膜性质。复合薄膜开关机制是电荷的捕获与释放，且陷阱捕获作用与复合薄膜开关比、阈值电压、电流-电压双对数变TT万方数据东北大学硕士学位论文摘要化线性部分斜率及转换电压成正比。另外，PVK包埋La掺杂Zr02NPs时，由于La元素降低了PVK的最高占据轨道与Zr02NPs间能极差，即陷阱深度降低，减弱了对载流子的捕获作用，La激发出的载流子也会增加关状态电流，因此器件开关比减小。最后，通过分别引入给／受体分子调控聚合物门岬s界面，即向PVK包埋AuNPs复合