非易失性D-A型高分子信息存储功能材料的研究进展

随着电子工业的迅猛发展,诸如个人电脑、手机、数码相机和媒体播放器等信息技术设备已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。无论从技术角度还是从经济角度来考虑,对新型信息存储材料和器件的研发已成为电子行业急需解决的问题。由于聚合物的电子性质可以通过分子设计和合成等手段调控或剪裁,2005年国际半导体技术发展蓝图(ITRS)将聚合物存储器视为新型存储器件。与硅存储器相比,基于高分子存储材料制作的存储器具有材料结构多样、成本低、易加工、柔韧性好、可大面积制作(可通过旋涂或喷墨打印,在塑料、玻璃、互补金属氧化物半导体(CMOS)混合集成电路上面进行加工)、响应快、功耗低、高密度存储等优点,在信息存储以及高速计算领域有着非常广泛的应用前景。本文综述了高分子阻变存储器的基本概念和工作机制及近年来具有推-拉电子结构特征的高分子信息存储材料的设计、合成和器件性能的研究进展,以及存在的亟待解决的问题和未来的发展方向。     

电化学电容器储能机理的原位表征技术研究进展

电化学电容器是一种在高比表面积多孔电极表面通过电吸附离子或快速法拉第反应来存储电荷的储能器件.近十年来,通过对电极材料纳米尺度的调控,超级电容器的各项性能指标得到了大幅度提升.深入理解电荷存储机制对进一步提升超级电容器的性能至关重要.本文介绍了近年来国际上采用原位核磁共振技术(in-situ NMR spectroscopy)、电化学石英晶体微天平(EQCM)、原位红外光谱(in-situ infrared(IR) spectroscopy)和原位小角散射技术(in-situ scattering approaches)等电化学原位技术研究超级电容器储能机理方面的进展,并探讨了原位表征技术在构建高性能超级电容器方面所面临的挑战.     

聚合物电存储材料及其双电极型存储器件

随着信息产业的高速发展,传统的存储技术已不能完全满足人们的需求。因此,对聚合物电存储材料与器件的研究应运而生。相对于传统的无机存储材料,基于聚合物的电存储材料与器件具有易加工、低成本、稳定性好、低功耗、可实现三维堆积以及高存储密度等优点,极有可能取代传统的无机半导体器件,显示出广阔的发展前景。本文介绍了聚合物电存储器件的一些基本原理及基本概念,并对存储器件几种主要的作用机制做了归纳; 根据器件的易失性与否,描述了闪存、一次写入多次读取及动态随机存储器件三类存储器件的存储特点,总结了聚合物电双稳材料及其在三类存储器件中应用的研究进展,探讨了这一研究领域需要解决的一些关键问题,最后展望了聚合物电存储材料与器件的研究和发展方向。     

基于H型芴基小分子的双极性有机场效应晶体管存储器

从空间位阻角度出发,设计并合成了H型芴基小分子材料3Ph-TrH,并通过溶液加工方法制备了将其作为电荷捕获层的浮栅型有机场效应晶体管(OFET)存储器.结果表明,该器件的空穴和电子存储窗口分别为31.2和11.6V,实现了基于单个小分子材料的双极性电荷存储.为了提高器件的稳定性,进一步制备了基于3Ph-TrH与聚苯乙烯(PS)掺杂薄膜的浮栅型OFET存储器.测试结果显示,该器件比基于3Ph-TrH作为单组分电荷捕获层的器件具有更高的稳定性和耐受性,在10000s的维持时间测试后,该器件的电流开关比还能维持在1.1×10³.该工作为制备新型双极性电荷存储的OFET存储器提供了一条思路.     

有机和杂化阻变材料与器件

阻变存储器具有功耗低、微缩性好、可大规模三维堆积、与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容等诸多优势,可以满足高性能信息存储的关键要求。采用有机及杂化阻变材料作为存储介质构建器件,通过分子设计及合成策略不仅可实现器件的轻量化和柔性集成,还可以灵活地调控分子的电学特征以及器件的存储性能。本文全面综述了有机及杂化阻变材料与器件的最新进展,特别关注它们在电学性能调控和柔性存储性能方面的设计原则,并对有机及杂化阻变材料与柔性存储器件的当前挑战及未来发展前景进行了讨论。     

低结晶性羟基氧化铁纳米颗粒:电化学性能优异的超级电容器负极材料

<正>作为一种新型的能源存储器件,超级电容器具有许多优异特性:高功率密度、充电时间短、使用寿命长等,然而,超级电容器过低的能量密度大大限制了其广泛应用,根本原因是受限于电极材料本身的储能机制特性~(1,2)。根据储能机制的不同,电极材料主要分为两大类:双电层物理吸附的碳基材料(低比电容)和表面近表面氧化还原反应     

功能性可拉伸有机电子器件的研究进展

可拉伸有机电子器件具有高机械稳定性、优异的电学稳定性、低成本和生物兼容性好等优点,是未来电子器件发展的重要方向.功能性可拉伸有机电子器件更是为可穿戴和可植入设备、智能医疗以及软体机器人等新兴高技术领域提供了新的研究思路.本文综述了近年来功能性可拉伸有机电子器件的研究进展,包括场效应、光电、存储以及传感等有机晶体管,发光二极管、交流电致发光、发光电化学电池等有机光电器件,太阳能电池、超级电容器、纳米发电机等有机能源存储与转换器件,压力、应变、触觉、温度、气体等有机传感器,忆阻器、磁存储、仿突触存储等有机存储器,以及其他集成电路系统元件,最后就功能性可拉伸有机电子器件存在的科学问题与未来的发展方向提出了建议.     

1,2,4,5-四{4-[N,N-二(4-碘苯基)氨基]苯乙烯基}苯的聚集诱导发光增强及电存储性质

通过Wittig-Horner反应合成了1个三苯胺共轭树枝分子1,2,4,5-四{4-[N,N-二(4-碘苯基)氨基]苯乙烯基}苯(TPAB-I). TPAB-I在甲苯、 四氢呋喃、 乙酸乙酯、 二氯甲烷和DMF溶液中的最大荧光发射峰分别位于451, 464, 478, 481和511 nm; 其固体粉末和旋涂膜的最大发射波长分别为526和488 nm. 实验结果表明, TPAB-I具有明显的聚集诱导发光增强效应. 将三苯胺共轭树枝分子TPAB-I用于制作有机电存储器件, 制得了三明治夹心结构的Al/TPAB-I/ITO电存储器件. 该电存储器ON/OFF状态下电流比接近10⁴, 擦除电压为-2.0 V, 写入电压为1.5 V, 在1.0 V的读取电压下, 电存储器在10⁴ s内均能保持良好的稳定性, 具有较好的电存储性能.     

基于有机(高分子)半导体和光致变色分子的场效应晶体管

作为有机电子学重要的研究内容,有机场效应晶体管(OFETs)的研究近年来得到了广泛的关注.随着应用场景的多元化,研究者对具有多功能,尤其是对特定外场刺激具有响应及存储功能的场效应晶体管的研究越来越重视.其中,在光照下发生器件性能可逆变化的有机场效应晶体管在神经突触模拟、多稳态记忆器件、非易失性存储器等功能器件领域具有潜...     

中空纳米结构在表界面化学能源存储中的应用

中空纳米结构因具有有效比表面积大、传输路径短、缓冲性能好等优势,在能源转换和存储领域受到人们的广泛关注,本综述详细总结了中空纳米结构材料在以超级电容器为代表的表界面化学能源存储领域的研究进展.首先介绍了表界面化学能源存储的机理和挑战;其次详细讨论了中空材料的微观结构参数对表界面化学能源存储装置性能的影响;然后系统概述了近年来研究者如何利用中空纳米结构解决表界面化学能源存储中的问题并优化电容器性能;最后,展望了中空纳米结构在表界面化学能源存储中面临的挑战和未来的发展方向.     

用STM针尖诱导热致气化模式的纳米级

以扫描探针显微镜(SPM)为基础的超高密度信息存储是近年来信息存储领域的热点研究之一.其基本原理是利用SPM针尖诱导存储介质表面形貌变化、导电性质改变、电荷分离等来记录信息.提出利用STM隧道电流的焦耳热效应诱导材料发生气化分解的热化学烧孔模式的STM存储新原理,并在电荷转移复合物TEA(TCNQ)2上成功地得到大面积信息孔阵列.空洞大小均一,最小直径约8nm.该存储模式有明显的优点:由于STM隧道电流波及范围很小,只要存储材料的导热性不是很好,则气化分解局限于非常小的范围,从原理上保证了存储的超高密度;写入可靠率非常高,达到99%以上;存储材料具有可设计性,易于优化材料的存储性能.     

多孔三维寡层类石墨烯:超高功率超级电容器碳材料

<正>双电层超级电容器(EDLC)通过表面静电吸附存储电荷,具有功率密度高、循环寿命长、安全性好等优点,得到科技界的广泛重视。理想的EDLC电极材料应同时具备:(i)高的比表面积以确保足够的电荷存储空间;(ii)均衡分布的孔结构以利于电解液离子的快速输运,提升比电容和倍率性能;(iii)高的导电性以确保高功率;(iv)优异的     

界面自组装构筑二维有序介孔聚合物/石墨烯复合材料

<正>自2004年石墨烯发现以来,以其为代表的二维纳米材料得到了快速发展~(1,2)。由于它们具有优异的电学、光学、力学、热学和化学性能,有望在高性能电子器件、能源存储(如电池、超级电容器)等领域得到广泛应用~3。然而,由于片层间范德华力的存在,导致二维纳米片容易堆叠,比表面积和     

3D石墨烯基气凝胶的制备及在超级电容器中的应用

超级电容器作为一种新型的能源存储装置,由于其较高的功率密度、优良的充放电特性、超长的循环寿命,使其在移动电源,新能源汽车等众多领域具有非常广泛的应用前景。3D石墨烯基气凝胶具有多孔结构、大的比表面积、高的导电率、优异的机械性能和电子传输能力,它一直被认为是超级电容器的理想电极材料。本文综述了3D石墨烯基气凝胶的制备方法及其在超级电容器中的应用现状,并展望了其在超级电容器中的应用前景。     

用STM针尖诱导热致气化模式的纳米级信息存储

以扫描探针显微镜(SPM)为基础的超高密度信息存储是近年来信息存储领域的热点研究之一.其基本原理是利用SPM针尖诱导存储介质表面形貌变化、导电性质改变、电荷分离等来记录信息.提出利用STM隧道电流的焦耳热效应诱导材料发生气化分解的热化学烧孔模式的STM存储新原理,并在电荷转移复合物TEA(TCNQ)₂上成功地得到大面积信息孔阵列.空洞大小均一,最小直径约8 nm.该存储模式有明显的优点:由于STM隧道电流波及范围很小,只要存储材料的导热性不是很好,则气化分解局限于非常小的范围,从原理上保证了存储的超高密度;写入可靠率非常高,达到99%以上;存储材料具有可设计性,易于优化材料的存储性能.     

新碳源制备活性炭和石墨烯及其非等电极电容水系超级电容器（英文）

碳材料具有不同的微米和纳米结构以及本体和表面的官能基团,因此成为最普遍采用的超级电容器电极材料。典型的例子是活性炭和石墨烯。最近的研究趋势是通过新方法,以传统和新碳源,例如生物质、聚合物、氧化石墨、碳氢以及二氧化碳气体,来制备成本低、电容性能高的活性炭和石墨烯。特别是,大多数新碳源衍生碳非常适用于水系电解液。电荷存储不仅发生在"碳|电解液"界面上(形成双电层),也依靠本体和表面的官能化带来的氧化还原活性,包括有限离域价电子转移反应。此外,进一步理解电荷存储机制有助于设计出比传统对称电容器具有更高电压和比能量的非等电极电容水系超级电容器。本文综述了新碳源衍生碳材料和器件的最新进展,为超级电容器技术的持续发展助力。     

共轭多孔聚合物材料与能源存储应用

共轭多孔聚合物(Conjugate Porous Polymers,CPPs)是一系列由芳香单元通过共轭方式连接的、具有多孔结构的有机聚合物半导体。芳香单体的可设计性赋予CPPs可调的带隙结构和丰富的孔道性质,为能源转换与存储提供了全新的研究平台。本文归纳了CPPs的结构设计策略、合成和孔道结构的调节方法;综述了在微纳孔道的协同效应下,CPPs在高效光催化系统、高密度离子存储的二次电池以及超级电容器中的应用;总结了现有CPPs在能源存储领域性能研究和机理探索中的不足与挑战,展望了CPPs在未来大规模、低成本的清洁能源获取和能源存储发展中广阔的应用前景。     

利用化学修饰的细菌视紫红质薄膜进行光学信息存储的研究

细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)具有独特的光、化学和热稳定性.bR光循环中间态M态的最大吸收峰相对于始态明显地发生蓝移,所以基于bR(→)M的光致变色模型可以为光学应用尤其是信息存储提供一个机制.但是野生型bR 中M态的寿命很短,不适合用来进行信息存储.本文采用化学添加剂的方法,将bR/聚乙烯醇(PVA)薄膜的中间态M态的寿命显著延长.用此化学修饰的bR薄膜作为记录介质进行缩微图像存储,所得到的图像具有较高的对比度和较长的保存时间.此实验首次实现了在化学修饰的bR薄膜上基于bR始态和中间态M态的双稳态模型在光学信息存储上的应用.     

二氧化锰与二维材料复合应用于超级电容器

现如今世界正面临着与能源相关的一系列问题与挑战,科学家们致力于研究绿色高性能的能量存储器件以适应当前乃至以后长久可持续创新发展的需要。超级电容器作为一种新型的绿色能源储存装置,具有功率密度大、理论比电容高、充放电速度快、循环寿命长、安全性高、环境友好且经济等优点,为人类解决能源危机提出了可能。电极材料是影响超级电容器性能的重要因素。近些年,由于二氧化锰基超级电容器具有理论比电容高、化学稳定性好、环境友好等特点被广泛研究。同时多种二维材料也继石墨烯后被相继用作超级电容器电极材料,具有二维结构特征材料在提高双电层电容器的能量密度、改善赝电容电容器方面发挥着重要作用。实现高比电容和高倍率性能,将二氧化锰与二维材料复合将不失为一个有前景的选择。本文系统介绍了以石墨烯为代表的各类二维材料与二氧化锰复合物在超级电容器中的应用研究,并聚焦于这些二维材料与二氧化锰复合后所展现的优异电化学性能。     

聚3-(4-氟苯基)噻吩/碳化聚丙烯腈泡沫复合电极的电化学研究

噻吩衍生物是合成导电高分子材料的单体之一,在有机电致发光器件和电能存储等方面有着广泛的应用。聚3-(4-氟苯基)噻吩(PFPT)是一类既可进行p型掺杂又可进行n型掺杂的窄能带聚合物,在导电高分子型电化学电容器方面具有很好的应用前景,聚丙烯腈微孔膜已在锂离子电池方面有了很好的应用。若将它与碳纸复合后,再进行高温碳化和CO2活化,可制得导电性好、比表面积大的片状材料,作为电化学电容器的电极材料具有一定的双电层电容量．本文在三电极电解池中以这种材料的薄片为工作电极使3-(4-氟苯基)噻吩在乙腈溶液中进行电化学聚合,制备了聚3-(4-氟苯基)噻吩／碳化聚丙烯腈泡沫复合电极并研究了电极的电化学特性。