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基于ag@SiO2核壳纳米复合功能层的有机浮栅存储器研究

基于Ag@SiO2核壳纳米复合功能层的有机浮栅存储器研究

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作者：郭小星兰州大学

学位级别：硕士

近年来,随着有机电子学基础研究的深入,有机存储器件的研究得到了快速的发展。其中,有机浮栅存储器的结构设计和存储机理研究均较为成熟(闪存),且其具有可低温溶液处理以及有望作为信息存储单元而应用于柔性电子技术领域等优势,因而成... 详细信息

近年来,随着有机电子学基础研究的深入,有机存储器件的研究得到了快速的发展。其中,有机浮栅存储器的结构设计和存储机理研究均较为成熟(闪存),且其具有可低温溶液处理以及有望作为信息存储单元而应用于柔性电子技术领域等优势,因而成为研究重点。然而,当前有机浮栅存储器的研究仍存在功能层材料价格昂贵、堆叠结构器件制备过程繁琐以及器件存储性能可靠性差等问题。针对有机浮栅存储器研究过程中面临的上述问题,本文从引入廉价高性能功能层材料、优化器件结构和引入适当的辅助优化手段三个方面进行了有机浮栅存储器的研究,主要研究工作如下:首先,采用柠檬酸钠还原法和Stober法分别进行浮栅纳米功能层材料ag纳米颗粒和ag@SiO核壳纳米球的制备,ag纳米颗粒的制备工艺简单成熟,且同时具有价格低廉和电荷俘获能力好的特点。其次,利用所制备的浮栅纳米功能层材料进行ag-pmma堆叠结构器件和ag@SiO核壳纳米复合功能层器件的制备和存储性能对比研究,研究结果表明,采用较小粒径ag纳米颗粒和较薄隧穿层的器件均获得了最优的的存储特性。两种结构器件的对比研究发现,ag@SiO器件具有更加简化的制备步骤,并且其存储性能更优,这是由于ag@SiO浮栅-隧穿复合功能层材料具有包裹型隧穿层,其能够降低存储电荷侧向泄漏的几率,并为器件保持特性的进一步优化创造条件。最后,为了优化ag@SiO复合功能层器件的电脉冲擦除特性,我们在器件的擦除操作过程中引入了适当的光辅助信号,研究了器件的光响应特性和光辅助擦除特性,同时对光辅助擦除过程中载流子的隧穿转移机理提出了合理的解释。研究结果表明,395 nm紫外光更加适用于器件的光辅助电脉冲擦除过程,在二氧化硅壳层平均厚度5 nm的ag@SiO器件中实现了36.1 V的存储窗口,10 s后器件存储电荷保持度达到66%。在零栅偏置下进行紫外光擦除时,该器件也获得了良好的非易失性紫外光擦除性能,这说明光信号可以独立地作为器件的擦除操作信号,即ag@SiO器件不仅具有紫外光信号响应能力,同时也能将紫外光信号进行存储。这种有机浮栅存储器的制备和研究方案将为紫外光传感-存储多功能器件的研制提供新的思路。

关键词：有机浮栅存储器 ag-pmma结构 ag@SiO2核壳结构光辅助擦除光擦除

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