基于苯并噻二唑的共轭高分子材料的合成及其阻变存储性能

设计合成了一种新的基于苯并噻二唑的电子给体(D)-电子受体(A)型高分子阻变存储材料聚{[4,4′-(2,7-二苯基-9H-芴-9,9-二基)双(N,N-二苯基氨)]-alt-[4,7-双(4-正十二烷基-5-乙烯基噻吩-2-基)-苯并[c][1,2,5]噻二唑]}(PFVT)。以PFVT为活性材料制备的Al/PFVT/ITO(ITO:氧化铟锡)器件在室温下展现了非易失性阻变存储(RRAM)性能。器件经过50次开启、关闭循环操作,获得的平均开启和关闭电压分别为(-0.54±0.01) V和(2.42±0.05) V,电流开/关比为1.50×103。在循环操作期间的编程电压变化小于2.1%,器件展现出优良的可靠性。经200℃退火处理后,薄膜材料的结晶性增加,器件的平均开启和关闭电压减小,分别为(-0.49±0.01) V和(2.27±0.02) V。器件存储机制归属于电场诱导的分子内电荷转移。利用空间电荷限制电流模型和欧姆电流模型可以分别完美拟合OFF态和ON态电流。为了比较,用苯环替代高分子结构中的9,9-二(4-二苯胺基苯基)-芴单元,合成了聚{4-(4-十二烷基-5-(4-甲基苯乙烯基)噻吩-2-基)-7-(4-十二烷基-5-(丙烯-1-基)噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑}(PPVT),该材料展现出类似的阻变存储性能。与PFVT相比,PPVT的开启电压明显变大,而电流开/关比则小了一个数量级,用苯环取代大体积芴单元后材料的热稳定性急剧下降,带隙增大。

聚乙烯咔唑共价修饰黑磷纳米片及其在叠层阻变存储器中的应用

提升阻变存储器存储密度的有效方法之一是通过对活性层的简单叠加制备三维垂直堆叠器件。使用S-1-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α′′-乙酸)三硫代碳酸酯(DDAT)共价接枝的二维黑磷(BP)纳米材料(BP-DDAT)作为关键的二维模板和可逆加成-断裂链转移(RAFT)试剂,成功制备了由聚乙烯基咔唑(PVK)共价修饰的黑磷纳米片(BP-PVK)。采用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱等手段对BP-PVK进行了表征。PVK在BP表面的共价接枝有效地提高了BP的环境稳定性和在常见有机溶剂中的溶解度。以BP-PVK为活性层,在玻璃基底上制备了一种结构为Al/BP-PVK/Al/BP-PVK/Al的双层17×17横条阵列垂直堆叠的阻变存储器件,该器件在室温下表现出了典型的双稳态非易失性可擦写存储性能,开/关电流比超过103,良品率和均一性较高。