基于金纳米棒的有机阻变存储器

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人类存储信息的方式从远古的洞穴壁画,到纸质图书,再到现代的以二进制的方式存储文字、声音、图片等。然而在迎接信息大爆炸、物联网、可穿戴电子设备等时代的新浪潮中,电子存储器面临着提升存储容量,向柔性、轻便转型等挑战。阻变式存储器(RRAM)因其具有与当前半导体存储技术高兼容性,简单的“电极/活性层/电极”结构,纳米尺寸,模拟行为,高存储密度和底能耗等优点,而被视为迎接“挑战”的极佳选择。本论文所研究的器件就是阻变存储器,再加之为了实现器件的柔性和轻便,本论文中采用金纳米棒(Au NRs)混合在聚乙烯吡咯烷酮(PVPy)溶液中用于器件的活性层材料。球形金纳米颗粒(Au NPs)在存储器上的研究较多,但金纳米棒应用于存储器中的研究还处在初步探索阶段。因为金纳米棒具有各项异性,利于构成网状结构形成离子通道,以及具有两个局域表面等离子体共振峰(LSPR),易于光热转换等特殊性能,研究Au NRs掺杂的有机阻变存储器具有一定的科学意义。在实验探究的过程中,选用了晶种法合成金纳米棒,然后配制了多组不同浓度的金纳米棒掺杂有机聚合物,再通过旋涂法和蒸镀法制备了器件。同时,运用了多种表征手段,分析了样品的形貌和结构,最后在对器件的电学性能测试和分析上得出了如下结果:1、金纳米棒掺杂浓度为0.075mg/m L、0.15mg/m L、1.00mg/m L、2.00mg/m L及4.00mg/m L的器件都具有正向开启负向关闭的开关效应。选了其中2.00mg/m L的金纳米颗粒掺杂器件进行了导电机理的分析,得出这类器件的阻变性能由空间受限导电模型(SCLC)导电机制主导。2、金纳米棒掺杂浓度为6mg/m L的器件产生了易失性重复开启的现象,在对其测试数据的处理,拟合和分析中得出:该现象是空间受限导电模型和导电细丝模型共同作用的效果。3、对于金纳米棒掺杂浓度为2mg/m L的ITO/Au NRs-PVPy/Ag结构的器件,测到了可重复开关50多次的优异电阻开关性能,随机取了其中一组I-V特性曲线进行了拟合分析,得出器件在高阻态时遵循SCLC导电机制,但器件的开关特性是由Ag导电细丝的接通和断开造成的。
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