物理学报 Acta Phys.Sin.Vol.66,No.1(2017)017101 例时其开关比高达105,远大于1:1时的103,认为层或三明治式结构如图1(a),包埋结构指NPs 随NPs浓度增加,高阻态薄膜导电性增强使开关均布在上下电极间的有机分子膜层内.Mood- 比降低同这些研究表明阻变层内的微小变化可cly等同在IO基底上以2000ymim旋涂:30s得 致其开关特性发生较大改变,如 Ouyang等山 到PMMA+0.5wt% ZnO NPs膜层,70°C下退火 究PS+Au12 NT NPs薄膜时发现An和2NT间可发2h除去溶剂,得到略有团聚的包埋薄膜.Yang 生场致电荷转移,沿电场方向形成NPs的极化,当 DT替换2NT并添加04t%的8HQ配体后2等用喷墨打印法制备了PVK+ Ag NPs膜层, 开关比提高一个量级,阈值电压从5V降至2.7V, 方法是在Au电极上旋涂PVK基质,110°C下退 原因是电荷转移更易在8HQ和AmNP间发生此火30min,球状Ag滴通过喷嘴渗入PVK,薄膜 外,关于有机/无机阻变器件的机械特性研究亦有 110-150°下退火15min后电子束蒸发Au上电极 报道,如Ymn等1对A/PS+ CdSe-InP NPs/ITO研究发现, Ag NPs的直径约10nm,均布于PVK 阻变器件外弯20m后开关比下降,原因是下内,150°C退火样品有开关现象.核壳结构是NPs 电极裂纹和NPs/PS异质结界面变化所致.宁波通过化学键或其他作用力将有机分子团包覆起 材料所叫液相外延制备了金属有机骨架配合物来的一种膜层结构(见图1(b).Son等将胶状 HKUST-1柔性阻变器件,在士70°C范围内可承受 ZnO NPs与PMMA混合后旋涂在ITO上,得到核 2.8%弯曲应变 壳结构薄膜;与包埋结构相比,核壳结构薄膜由 本文从器件结构、薄膜微纳结构、NPs材料、开于分散性和稳定性增强,开关比有所提高.缓 关机理和柔性弯折等方面对分子包埋NPs薄膜近冲层结构是在介质层与电极间添加宽禁带半导体 研究做了述评,探讨了存在的问题与发展趋势, 薄层,减少反向载流子传输以改善器件的开关性 以期为开发高性能、超薄柔性有机存储器件提供 如图1(c)所示,添加Al2O3作隧穿缓冲层后1,器 基础 件关电流变小,开关比提高一个量级至103.Park 2器件结构 等-2用Alq3和不同NPs制备了一系列三明治 结构的薄膜器件,发现该结构可防止NPs直接接触 据NPs所处位置,分子包埋NPs器件可分为电极,避免了短路或漏电导致关电流过大的问题 包埋、核壳和复合结构,其中复合型又有缓冲(图1(d) °MAao。。 PMMA 49 Gino八 ITO Ag nanocrystals Glass 图1分子包埋NPs薄膜器件结构示意图(a)包埋结构;(b)核壳结构;(c)缓冲层结构;(d)三明治结枃 Fig. 1. Schematic diagrams of molecular thin filmsembedded with NPs for devices named as: (a) Embedding (b)core-shell;(c) buffer layer;(d)sandwich structures, respectively. 017101-2物 理 学 报 Acta Phys. Sin. Vol. 66, No. 1 (2017) 017101 例时其开关比高达105 , 远大于1 : 1时的101 , 认为 随NPs浓度增加, 高阻态薄膜导电性增强使开关 比降低 [5] . 这些研究表明阻变层内的微小变化可 致其开关特性发生较大改变, 如Ouyang 等 [11] 研 究PS+Au-2NT NPs薄膜时发现Au和2NT间可发 生场致电荷转移, 沿电场方向形成NPs的极化, 当 用DT替换2NT并添加0.4 wt%的8HQ配体后 [12] , 开关比提高一个量级, 阈值电压从5 V降至2.7 V, 原因是电荷转移更易在8HQ和Au NPs间发生. 此 外, 关于有机/无机阻变器件的机械特性研究亦有 报道, 如Yun等 [13] 对Al/PS+CdSe-InP NPs/ITO 阻变器件外弯20 mm后开关比下降, 原因是下 电极裂纹和NPs/PS异质结界面变化所致. 宁波 材料所 [14] 液相外延制备了金属有机骨架配合物 HKUST-1柔性阻变器件, 在±70 ◦C范围内可承受 2.8%弯曲应变. 本文从器件结构、薄膜微纳结构、NPs材料、开 关机理和柔性弯折等方面对分子包埋NPs薄膜近 年研究做了述评, 探讨了存在的问题与发展趋势, 以期为开发高性能、超薄柔性有机存储器件提供 基础. 2 器件结构 据NPs所处位置, 分子包埋NPs器件可分为 包埋、核壳和复合结构, 其中复合型又有缓冲 层或三明治式结构. 如图 1 (a), 包埋结构指NPs 均布在上下电极间的有机分子膜层内. Mood￾ely 等[15] 在ITO基底上以2000 r/min旋涂30 s得 到PMMA+0.5 wt% ZnO NPs膜层, 70 ◦C下退火 2 h除去溶剂, 得到略有团聚的包埋薄膜. Yang 等 [16] 用喷墨打印法制备了PVK+Ag NPs膜层, 方法是在Au电极上旋涂PVK基质, 110 ◦C下退 火30 min, 球状Ag滴通过喷嘴渗入PVK, 薄膜 110—150◦ 下退火15 min后电子束蒸发Au上电极. 研究发现, Ag NPs的直径约10 nm, 均布于PVK 内, 150 ◦C退火样品有开关现象. 核壳结构是NPs 通过化学键或其他作用力将有机分子团包覆起 来的一种膜层结构(见图 1 (b)). Son等 [17] 将胶状 ZnO NPs与PMMA混合后旋涂在ITO上, 得到核 壳结构薄膜; 与包埋结构相比, 核壳结构薄膜由 于分散性和稳定性增强, 开关比有所提高[18] . 缓 冲层结构是在介质层与电极间添加宽禁带半导体 薄层, 减少反向载流子传输以改善器件的开关性. 如图 1 (c)所示, 添加Al2O3 作隧穿缓冲层后[19] , 器 件关电流变小, 开关比提高一个量级至103 . Park 等 [20−22] 用Alq3 和不同NPs制备了一系列三明治 结构的薄膜器件, 发现该结构可防止NPs直接接触 电极, 避免了短路或漏电导致关电流过大的问题 (图1 (d)). Al (a) (b) (c) (d) Al Al Al Al Al PVK Ag nanocrystals PVK Al ZnO QD DC PMMA:ZnO C60+PMMA PMMA ZnO QDs+PMMA ZnO QDs+PMMA ITO ITO Al2O3 ITO Glass Glass Glass 图 1 分子包埋 NPs 薄膜器件结构示意图 (a) 包埋结构; (b) 核壳结构; (c) 缓冲层结构; (d) 三明治结构 Fig. 1. Schematic diagrams of molecular thin filmsembedded with NPs for devices named as: (a) Embedding; (b) core-shell; (c) buffer layer; (d) sandwich structures, respectively. 017101-2