發(fā)布時間：2018-07-14 14:46

【摘要】：隨著信息量的不斷快速增長,研究多進制電存儲信息材料及納米器件的意義重大。2010年,我們課題組通過分子結(jié)構(gòu)的調(diào)控實現(xiàn)了基于有機小分子的三進制電存儲,即實現(xiàn)有機小分子多進制信息存儲“零”的突破。隨著近年來有機小分子三進制電存儲研究的不斷深入,縱觀其研究現(xiàn)狀,盡管理論上更接近未來超高密度信息存儲的需求(~1015 bits/cm2),但要獲得高效、穩(wěn)定、方便及大存儲容量的信息存儲器件并最終走向應(yīng)用,有機小分子電存儲材料及器件的研究現(xiàn)狀還遠不能滿足上述要求。因此,通過分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計來對有機電存儲性能進行優(yōu)化依然任重而道遠,機遇和挑戰(zhàn)并存。結(jié)合有機電子學(xué)器件性能的優(yōu)化策略,關(guān)于同分異構(gòu)效應(yīng)、不同的間隔基團及電子效應(yīng)等對有機小分子電存儲器件性能調(diào)控的報道仍然較少,因此進一步設(shè)計合成相關(guān)分子并研究其對器件性能的影響具有重要意義。本論文主要從以下幾方面展開:(1)研究同分異構(gòu)體對多進制存儲器件性能的影響:合成了兩個基于喹喔啉的互為同分異構(gòu)體的有機小分子QU-1和QU-2,考察了其對光電性能、薄膜形貌及器件存儲性能的影響。基于這兩個小分子的器件均表現(xiàn)出三進制WORM存儲性能,研究結(jié)果表明與QU-1相比,直線型的QU-2具有更緊密的堆積、較小的表面粗糙度及好的層狀堆積,所制備的器件表現(xiàn)出較低的閾值電壓和高的電流比。通過對基于喹喔啉的兩個同分異構(gòu)體的比較研究,為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計合成新型的小分子存儲材料提供了有利的參考。(2)研究電子給體N原子取代基對多進制存儲器件性能的影響:合成了兩個有機小分子Qu-Ph和Qu-Oct,其中喹喔啉和丙二腈作為受體基團,咔唑作為供體基團,不同的是咔唑N原子上的取代基分別為苯基(Qu-Ph)和烷基鏈(Qu-Oct)。結(jié)果顯示組裝的ITO/有機小分子/Al三明治結(jié)構(gòu)器件均具有三進制WORM存儲性能,當咔唑N原子上的烷基被芳香族苯環(huán)取代后,由于取代基的自由空間隨之變小,剛性增強最終導(dǎo)致分子的薄膜形貌更加規(guī)整,堆積變得更加緊密。規(guī)整的形貌和緊密的堆積有力地降低了載流子的遷移能壘,從而使Qu-Ph表現(xiàn)出較低的開啟電壓。我們相信,使用芳香族苯環(huán)取代烷基鏈可以作為一個有效的策略去優(yōu)化超高密度信息存儲器件的性能。(3)研究兩個受體單元間芳香間隔基對存儲器件性能的影響:合成了兩個三苯胺-喹喔啉-π-次甲基丙二腈衍生物TPAQPh和TPAQFu。兩個分子具有相同的給體和受體,不同之處在于兩個給體間的間隔基團分別為苯基和呋喃基。結(jié)果顯示制備的ITO/有機小分子/Al三明治結(jié)構(gòu)器件均具有三進制WORM存儲性能,但間隔基呋喃取代苯環(huán)之后,分子的薄膜形貌變得更加的規(guī)整,堆積變得緊密有序,從而利于載流子的遷移,最終導(dǎo)致器件的開啟電壓降低,而原因在于呋喃環(huán)的引入有效的弱化了喹喔啉片段與丙二腈片段的扭曲角度。通過對間隔基團的研究表明該策略可以有效的調(diào)控分子的薄膜形貌、堆積及開啟電壓,從而為后續(xù)設(shè)計合成新型的小分子存儲材料及對器件的精細調(diào)控提供了有利的參考。(4)研究了中心功能團所連支鏈數(shù)目對存儲器件性能的影響:成功合成了三個基于三苯胺的具有不同數(shù)目的苯基-苯并噻二唑支鏈的有機小分子(TPA-nBBT n=1,2,3)。組裝的ITO/有機小分子/Al三明治結(jié)構(gòu)器件均表現(xiàn)出二進制易失性(SRAM)電存儲特性。結(jié)果顯示中心功能團三苯胺所連支鏈數(shù)目的多少對器件性能具有重要的影響。隨著支鏈數(shù)目的的不斷增加,器件的熱穩(wěn)定性增加,重現(xiàn)性增強,同時器件的開啟電壓也明顯降低。其中TPA-3BBT分子表現(xiàn)出了最優(yōu)異的性能,隨著溫度的不斷升高,其薄膜依然保持很好的穩(wěn)定性,同時器件的穩(wěn)定性也得以保持。研究結(jié)果表明通過調(diào)節(jié)三苯胺所連支鏈的數(shù)目可以有效的對器件的各項性能進行調(diào)節(jié),這將為日后設(shè)計新的性能更加優(yōu)異的材料分子提供強有力的支持。
[Abstract]:With the rapid growth of the amount of information, it is important to study the significance of the storage of information materials and nanoscale devices in the.2010. We have achieved a breakthrough in the realization of the "zero" of organic small molecule information storage and storage by the regulation of molecular structure by the regulation of molecular structure. The research of sub three power storage is going deep and deeply, looking at the current research status, although it is more close to the demand for the future ultra high density information storage (~1015 bits/cm2), the information memory parts with high efficiency, stability, convenience and large storage capacity are needed, and the research status of organic small molecule electrical storage materials and devices is still far from now. Therefore, it is still a long way to go through the design of molecular structure to optimize the performance of mechanical and electrical storage. Opportunities and challenges coexist. Combined with the optimization strategy of organic electronics device performance, the performance modulation of organic small molecule electrical memory parts on isomeric effects, different spacer groups and electronic effects. There are still few reports on control, so it is of great significance to further design and study the influence of the related molecules on the performance of the devices. This paper mainly starts from the following aspects: (1) the study of the effects of isomers on the performance of the multi system memory parts: the synthesis of two organic small molecules QU-1 based on the isomers of the isomers And QU-2, the effects on the photoelectric performance, the film morphology and the memory performance of the device are investigated. The devices based on these two small molecules show the performance of the three WORM storage. The results show that the linear QU-2 has more compact accumulation, smaller surface roughness and good layer stacking compared with QU-1, and the devices prepared have shown a better performance. Low threshold voltage and high current ratio. By comparing the two isomers based on the two isomers, it provides a favorable reference for the subsequent optimization of the synthesis of new small molecular storage materials. (2) the study of the effects of the substituents of the electron donor N atoms on the property of the M-ary memory: the synthesis of two organic small molecules Qu-Ph and Q U-Oct, in which the carbazole as the donor group, carbazole as the donor group, the different substituents on carbazole N atoms are phenyl (Qu-Ph) and alkyl chain (Qu-Oct). The results show that the assembled ITO/ organic small molecule /Al sandwich structure devices all have the three inlet WORM storage property, and the alkyl alkyl on the carbazole N atom is aromatic. After the substitution of the benzene ring, the free space of the substituents becomes smaller, and the rigid enhancement eventually leads to the more compact morphology of the molecules and the more compact accumulation. The regular morphology and compact accumulation can effectively reduce the transfer energy barrier of the carrier, so that the Qu-Ph shows a lower opening voltage. We believe that aromatic benzene rings are used. The substitution of alkyl chains can be used as an effective strategy to optimize the performance of ultrahigh density information storage devices. (3) study the effect of aromatic septum between two receptor units on the performance of memory parts: two three aniline - pion - pion - methylpropyl two nitrile derivatives, TPAQPh and TPAQFu., have the same donor and receptor, The difference is that the spacer groups of the two INTERBODIES are respectively phenyl and furanolyl. The results show that the ITO/ organic small molecule /Al sandwich structure devices all have three WORM storage properties, but the film morphology of the molecules becomes more regular after the replacement of the benzene ring with the septal furan, and the accumulation becomes compact and orderly, which is beneficial to the carrier flow. The migration of the subunit leads to the decrease of the opening voltage of the device, and the reason is that the introduction of the furan ring effectively weakens the distortion angle of the fragment of the azoline and the two nitrile fragment. The small molecular storage materials and the fine control of the devices have provided favorable references. (4) the effect of the number of branches connected to the central function group on the performance of the memory parts was studied. Three organic small molecules (TPA-nBBT n=1,2,3) with different number of phenyl benzothiazole branched chains based on three aniline were successfully synthesized. The ITO/ organic fraction of the assembly was assembled. The sub /Al sandwich structure devices all exhibit binary volatile (SRAM) electrical storage characteristics. The results show that the number of three aniline chains in the central functional group has an important effect on the performance of the device. With the increase of the number of branched chains, the thermal stability of the device increases, the weight is more repeatable, and the opening voltage of the device is also significantly reduced. The TPA-3BBT molecule shows the best performance. With the increase of temperature, the film remains stable and the stability of the device is maintained. The results show that the performance of the device can be adjusted effectively by adjusting the number of the chain of three aniline. This will be a new design for the future. It provides strong support for material molecules with better performance.
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;O621.1

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本文編號：2121985