[發明專利]一種基于共軛聚合物摻雜的電雙穩器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201410216917.5
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103972389A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 曹亞鵬;胡煜峰;婁志東;侯延冰;滕楓
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于有機光電子技術領域，特別涉及一種基于共軛聚合物摻雜的電雙穩器件及其制備方法。

背景技術

電雙穩態是半導體存儲元件的基本特性，其主要現象為器件在相同的外加電壓下會出現兩種不同的導電狀態。具體來說，當在器件功能層薄膜兩邊的施加電壓時，隨著電壓的變化，器件的導電特性也隨之發生變化。當外加電壓撤除時，發生轉變的導電狀態可以保持很長時間。且施加反向電壓又可以使器件的導電狀態還原，分別對應了存儲元件的寫入、讀取和擦除過程。近年來，隨著信息技術向低碳化、低成本、便攜式、高容量及快速響應方向的發展，以無機半導體為介質的存儲技術已經逐漸達到了發展極限，而基于有機材料作為功能層制備的的存儲器件具有成本低、工藝簡單、柔韌性好、結構多變、器件尺寸小等優點而成為最有應用前景的儲存器，重新獲得了學術界的關注，并取得了迅速的發展。同時，隨著納米技術制備工藝的成熟及其獨特的特性，納米顆粒在有機半導體器件中發揮的作用正越來越引起學者們的注意。其中，由金屬納米顆?；虬雽w納米晶與有機材料復合組成功能層的器件具有較強的電荷存儲能力和獨特的物理化學特性，在有機存儲領域有較好的應用前景。

發明內容

本發明主要內容為制備一種聚合物摻雜結構的電雙穩態器件。其中，半導體納米晶采用了氧化鋅無機半導體納米顆粒，為器件提供載流子俘獲中心，并使用聚氧化乙烯(PEO)進行包覆。同時采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)構成器件的功能層。

針對現有技術不足，本發明提供了一種基于共軛聚合物摻雜的電雙穩器件及其制備方法。

一種基于共軛聚合物摻雜的電雙穩器件，所述電雙穩器件由基底、緩沖層、第一功能層、第二功能層和電極層構成，其中基底、緩沖層、第一功能層、第二功能層和電極層順次相連；

所述緩沖層為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)膜，PEDOT與PSS質量比為1:6，直接購買于公司Clevious P VP AI4083；

所述第一功能層為氧化鋅納米晶和聚氧化乙烯PEO的混合物膜，其中氧化鋅納米晶均勻分散包裹于聚氧化乙烯(PEO)中，所述氧化鋅納米晶和聚氧化乙烯(PEO)的質量比為1：1，經過反復試驗，比例是1：1時為最佳比率，效果最好；

所述第二功能層為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜。

所述基底為附有導電材料的玻璃基片。

所述導電材料為氧化銦錫(ITO)。

所述電極層為鋁電極層。

一種基于共軛聚合物摻雜的電雙穩器件的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1，使用清洗劑將基底清洗干凈，再將其依次置入去離子水、丙酮和酒精中浸泡，并各超聲30分鐘以上，經氮氣流干燥后，在紫外臭氧環境中處理15分鐘以上；

步驟2，將緩沖層材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)溶液均勻旋涂于經步驟1處理的基底上，形成緩沖層；

步驟3，將步驟2所得樣品進行干燥，使水分充分蒸發；

步驟4，按比例稱量聚氧化乙烯(PEO)，按比例加入氧化鋅納米晶的氯苯溶液，將所得混合溶液進行磁力攪拌使其充分混合；將所得混合均勻的混合溶液旋涂于緩沖層上，形成第一功能層；

步驟5，配置聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液，并進行磁力攪拌使其充分溶解，將所得溶液均勻的旋涂于第一功能層上表面，形成第二功能層；

步驟6，在10^-4Pa以上真空度的真空環境下將電極材料蒸鍍到第二功能層上，形成電極層，得到所需一種基于共軛聚合物摻雜的電雙穩器件。

所述步驟2中旋涂轉速為3000轉/分鐘，旋涂成膜時間為60秒。

所述步驟3中干燥溫度為150℃，干燥時間為15分鐘以上。

所述步驟4中旋涂轉速為1000轉/分鐘，旋涂成膜時間為60秒。

所述步驟5中旋涂轉速為2000轉/分鐘，旋涂成膜時間為60秒。

在附有導電材料ITO的玻璃基片上，依次制作緩沖層，功能有源層和鋁電極。其中：緩沖層的材料為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)，其作用為降低ITO與有源層之間的能量勢壘，從而提高載流子的注入效率，同時降低襯底表面的粗糙度。緩沖層厚度為50nm～100nm。兩層功能層分別為聚氧化乙烯(PEO)包覆的氧化鋅納米晶和PMMA雙層結構。兩層功能層厚度分別為150nm～200nm。

在功能層上蒸鍍鋁電極，提供電子注入通道，蒸鍍在氣壓為10^-4Pa的真空條件下進行。