物理学报 Acta Phys.Sin.Vol.66,No.1(2017)017101 器件,Ni层在蒸镀时表面被等离子体氧化成NO 4薄膜结构 从而获得孤立分布在绝缘NO中的面心立方N 纳米晶,图2(e)中上层的Alqg3,N和底层Alq3分 Son等凹将044w%的2-3m球状An别厚30,10和35mm,纳米晶粒度约9mm,间距 NPs包埋于直径为80-150mm的团状PVK中4-5m.该研究组研究了A/PV/Ag/PVK/A (图2(a),发现NPs存在于PⅤK胶体表面而非混器件回,PVK用2000y/min旋涂,Ag以0.01m/s 杂其中,密度约39×101cm-2,NPs浓度增大会蒸发如图2(,Ag膜分别厚3,5和10mm,.300°C 超出 au-Au nPs界面间的相互作用,导致电荷聚下固化2h后Ag团聚呈球形,粒径分别为10,185 集,从而开关比下降.Shm等用该胶体包埋直和49.7m,其中5m样品形成的Ag纳米晶分布 径3mm的cIs/zns核壳结构NPs也观察到类似现最均匀.将Ag层改为An后,分别在200,250和 象.核壳结构所选NPs尺度2-10mm,可为被包埋300°C下固化,发现随固化温度升高,Au膜截面 物也可作包埋介质,Sn等将PMMA包埋于胶由未固化时的连续状逐渐变成哑铃状,直至缩聚 状5nm直径的 ZnO NPs中,NPs在PMMA表面团断裂呈球状.300°C固化样品 Au纳米晶约8 聚,形成直径约150m的球状结构,Al电极发射呈面心立方结构,均匀分布在PVK层间(图2()插 的电子遇到NPs后电场会增强,ITO中空穴从znO图,器件开关比较Ag夹层器件高一倍.Km等叫 的价带隧穿,NPs浓度为15wt%时开关比最高约在TO上磁控溅射了140m厚的ZnO层,然后蒸 5×104(见图2(a)插图) 发5nm的In,再旋涂50m厚聚酰胺酸(PAA),室 Ii等剛用包覆有十二硫醇的直径2-5m温下真空干燥24h,PAA使In膜氧化成In3+,样 的 Au nps与PS混合,旋涂50mm厚的薄膜,发品400°C固化1h,如图2(g)所示,ZnO为棒状结 现NPs多分布在PS外侧,有明显的层离现象构,不规则In2O3纳米晶粒径约7m,分布密度约 (图2(b),两侧NPs作为陷阱俘获电荷.为解决6×1011cm-2.三明治结构中NPs层约5mm厚,可 此问题,Lin等将PCm通过SAu键固定在直保证固化缩聚后得到10m以下粒径的NPs 径3-5mm的 Au NPs表面,形成包裹结构(图2(b) Maenosono等研究了A/PMMA+ ZnO NPs 插图),NPs表面包裹的聚合物链节与基体分子间O器件,用粒径约92mm掺杂5%A的ZnO纳 相互缠绕,从而使之较均匀地分散于基体中.若米晶,与溶于氯仿的PMMA混合,在ITO上旋涂 NPs在有机介质中均匀分布且浓度适中,不直接与75mm厚薄膜,再通过掩膜蒸发沉积35mm2的A1 电极接触,则能得到较好的包埋效果 上电极,如图2(h)所示.偏压扫描发现,当所加偏 Kim等在PI前驱体上蒸发沉积了5mm厚压高于32V时,器件有光电发射,且偏压降至3V 的Chu膜,在N2气氛围下350°C固化2h,如图2(c)时,仍有光发射现象,但强度显著降低.作者认为, 所示,发现直径4-5mm的Cu2ONPs以3-4m开关机理是NPs在阈值偏压下形成导电通路所致, 的间距分布在PI中,密度约27×1012cm-2.多产生于NPs分布较密集区.这表明NPs在聚合 Lee等蒸发制备了Iro/Alq3(50m)/MoO3物中的比例和分布对薄膜开关特性有至关重要的 (5mm)/Alq3(50mm)/Al器件,均匀分布在Alq3影响 中的MoO3NPs粒径约30mm,作为陷阱俘获与释 另外,Kim等选用粒径为20,60和100mm 放电荷,从而产生电荷转移.该研究用转移法在的 PPy NPs,旋涂制备了PVA包埋薄膜,PVA主 ITO上制备了PMMA/USG(30层石墨烯)/PMMA链可防止NPs团聚并起空间稳定作用,发现NP 夹层薄膜,用化学气相沉积法在Ni/SiO2/Si上生长粒径越小,器件开关比越高,而旋涂无机NPs易 USG膜,在其上旋涂溶于氯苯的PMMA,氢氟酸刻发生团聚.ITO上旋涂PMMA包埋05wt%的 蚀后得到PMMA/USG层,转移到IO上并旋涂 ZnO NPs薄膜1,扫描电镜观察表明NPs粒径 层PMMA,沉积150nm厚的A上电极,图2(d)60mm±10m,在平整基质中分散均匀,有些许 显示约10mm厚的UsG膜清晰地包埋在PMMA团聚,作为陷阱俘获与释放电荷,而空穴被困于 层中.USG和PMMA界面处载流子被热激发从而 ZnO NPs价带. Tseng等用化学水浴法在IO 产生电流,电压略增后,入射进PMMA的载流子明基底上垂直生长了尺寸为150nm×1m的ZnO 显增多.Pak等2蒸发制备A/Alq3/Ni/Alq3/A纳米棒,再在其上旋涂一层溶于甲苯的PMMA薄 017101-4物 理 学 报 Acta Phys. Sin. Vol. 66, No. 1 (2017) 017101 4 薄膜结构 Son 等 [26] 将 0.44 wt% 的 2—3 nm 球 状 Au NPs 包 埋 于 直 径 为 80—150 nm 的 团 状 PVK 中 (图2 (a)), 发现NPs存在于PVK胶体表面而非混 杂其中, 密度约3.9 × 1011 cm−2 , NPs浓度增大会 超出Au-Au NPs界面间的相互作用, 导致电荷聚 集, 从而开关比下降. Shim等[38] 用该胶体包埋直 径3 nm的CIS/ZnS核壳结构NPs也观察到类似现 象. 核壳结构所选NPs尺度2—10 nm, 可为被包埋 物也可作包埋介质, Son等[17] 将PMMA包埋于胶 状5 nm直径的ZnO NPs中, NPs在PMMA表面团 聚, 形成直径约150 nm的球状结构, Al电极发射 的电子遇到NPs后电场会增强, ITO中空穴从ZnO 的价带隧穿, NPs浓度为1.5wt%时开关比最高约 5 × 104 (见图 2 (a)插图). Lin等 [39] 用包覆有十二硫醇的直径2—5 nm 的Au NPs与PS混合, 旋涂50 nm厚的薄膜, 发 现 NPs 多 分 布 在 PS 外 侧, 有 明 显 的 层 离 现 象 (图2 (b)), 两侧NPs作为陷阱俘获电荷. 为解决 此问题, Lin 等[40] 将PCm通过S—Au键固定在直 径3—5 nm 的Au NPs表面, 形成包裹结构(图2 (b) 插图), NPs表面包裹的聚合物链节与基体分子间 相互缠绕, 从而使之较均匀地分散于基体中. 若 NPs在有机介质中均匀分布且浓度适中, 不直接与 电极接触, 则能得到较好的包埋效果. Kim等 [41] 在PI前驱体上蒸发沉积了5 nm厚 的Cu膜, 在N2 气氛围下350 ◦C固化2 h, 如图2 (c) 所示, 发现直径4—5 nm的Cu2O NPs以3—4 nm 的 间 距 分 布 在 PI 中, 密 度 约 2.7 × 1012cm−2 . Lee 等[42] 蒸 发 制 备 了 ITO/Alq3(50 nm)/MoO3 (5 nm)/Alq3(50 nm)/ Al器件, 均匀分布在Alq3 中的MoO3 NPs粒径约30 nm, 作为陷阱俘获与释 放电荷, 从而产生电荷转移. 该研究 [43] 用转移法在 ITO上制备了PMMA/USG(30层石墨烯)/PMMA 夹层薄膜, 用化学气相沉积法在Ni/SiO2/Si上生长 USG膜, 在其上旋涂溶于氯苯的PMMA, 氢氟酸刻 蚀后得到PMMA/USG层, 转移到ITO上并旋涂 一层PMMA, 沉积150 nm厚的Al上电极, 图2 (d) 显示约10 nm厚的USG膜清晰地包埋在PMMA 层中. USG和PMMA界面处载流子被热激发从而 产生电流, 电压略增后, 入射进PMMA的载流子明 显增多. Park等 [21] 蒸发制备Al/Alq3/Ni/Alq3/Al 器件, Ni层在蒸镀时表面被等离子体氧化成NiO, 从而获得孤立分布在绝缘NiO中的面心立方Ni 纳米晶, 图2 (e)中上层的Alq3, Ni和底层Alq3 分 别厚30, 10和35 nm, 纳米晶粒度约9 nm, 间距 4—5 nm. 该研究组研究了Al/PVK/Ag/PVK/Al 器件 [9] , PVK用2000 r/min旋涂, Ag以0.01 nm/s 蒸发. 如图2 (f), Ag膜分别厚3, 5和10 nm, 300 ◦C 下固化2 h后Ag团聚呈球形, 粒径分别为10, 18.5 和49.7 nm, 其中5 nm样品形成的Ag纳米晶分布 最均匀. 将Ag层改为Au后[8] , 分别在200, 250和 300 ◦C下固化, 发现随固化温度升高, Au膜截面 由未固化时的连续状逐渐变成哑铃状, 直至缩聚 断裂呈球状. 300 ◦C固化样品Au纳米晶约8 nm, 呈面心立方结构, 均匀分布在PVK层间(图 2 (f)插 图), 器件开关比较Ag夹层器件高一倍. Kim等 [44] 在ITO上磁控溅射了140 nm厚的ZnO层, 然后蒸 发5 nm的In, 再旋涂50 nm厚聚酰胺酸(PAA), 室 温下真空干燥24 h, PAA使In膜氧化成In3+. 样 品400 ◦C固化1 h, 如图 2 (g)所示, ZnO为棒状结 构, 不规则In2O3 纳米晶粒径约7 nm, 分布密度约 6×1011 cm−2 . 三明治结构中NPs层约5 nm厚, 可 保证固化缩聚后得到10 nm以下粒径的NPs. Maenosono等[18] 研究了Al/PMMA+ZnO NPs /ITO器件, 用粒径约9.2 nm 掺杂5%Al 的ZnO纳 米晶, 与溶于氯仿的PMMA混合, 在ITO上旋涂 75 nm厚薄膜, 再通过掩膜蒸发沉积3.5 mm2 的Al 上电极, 如图 2 (h)所示. 偏压扫描发现, 当所加偏 压高于3.2 V 时, 器件有光电发射, 且偏压降至3 V 时, 仍有光发射现象, 但强度显著降低. 作者认为, 开关机理是NPs在阈值偏压下形成导电通路所致, 多产生于NPs分布较密集区. 这表明NPs在聚合 物中的比例和分布对薄膜开关特性有至关重要的 影响. 另外, Kim等 [35] 选用粒径为20, 60和100 nm 的PPy NPs, 旋涂制备了PVA包埋薄膜, PVA主 链可防止NPs团聚并起空间稳定作用, 发现NPs 粒径越小, 器件开关比越高, 而旋涂无机NPs易 发生团聚. ITO上旋涂PMMA包埋0.5 wt%的 ZnO NPs薄膜 [15] , 扫描电镜观察表明NPs粒径 60 nm±10 nm, 在平整基质中分散均匀, 有些许 团聚, 作为陷阱俘获与释放电荷, 而空穴被困于 ZnO NPs价带. Tseng等 [45] 用化学水浴法在ITO 基底上垂直生长了尺寸为150 nm × 1 µm的ZnO 纳米棒, 再在其上旋涂一层溶于甲苯的PMMA薄 017101-4