基于Au/TiO_2/FTO结构忆阻器的开关特性与机理研究

采用简单的一步水热法在FTO导电玻璃上外延生长了锐钛矿TiO_2纳米线,制备了具有Au/TiO_2/FTO器件结构的锐钛矿TiO_2纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变开关特性和开关机理.结果表明,Au/TiO_2/FTO忆阻器具有非易失的双极性阻变开关特性.同时,在103s的时间内,器件在0.1 V的电阻开关比始终保持在20以上,表明器件具有良好的非易失性.此外,器件在低阻态时遵循欧姆导电特性,而在高阻态时则满足陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,同时提出了基于氧空位导电细丝形成与断开机制的阻变开关模型.研究结果表明Au/TiO_2/FTO忆阻器将是一种很有发展潜力的下一代非易失性存储器.     

电泳沉积法制备的Zn1-xCxO薄膜的结构及阻变性能

采用电泳沉积法在FTO导电玻璃基片上制备Zn_1-xCu_xO薄膜,并对其微观结构、光致发光谱、伏安特性、保持特性和转换电压分布进行探讨。PL谱表明,Cu掺杂在禁带中引入深受主能级,降低氧空位浓度,导致ZnO薄膜的紫外发光、蓝光发光和绿光发光峰强度降低。所得薄膜的晶粒细小、致密、均匀,具有稳定的双极性阻变特性,开关比R_off/R_on最高达到10⁵,其低阻态（LRS）和高阻态（HRS）的阻变机理分别符合欧姆定律和空间电荷限制传导理论。器件经100次循环测试后开关比无明显变化,呈现出较为良好的抗疲劳特性。Cu掺杂对LRS影响不大,但显著改善了HRS的分散性以及转换电压V_SET的分散性。当Cu掺杂量x=0.04时,器件表现出良好的综合性能：R_off≈10⁶ Ω,R_off/R_on≈10⁴,V_SET介于0.4~3.03 V之间。     

基于果胶的阻变存储器件性能的优化

有机阻变存储器具有较好的柔性、延展性和生物相容性等特征,但其电阻转变参量的均一性较差．以银掺杂生物果胶(pectin)材料为介质层薄膜,利用旋涂和蒸发镀膜工艺制备了阻变存储器件．基于导电细丝模型分析了该阻变存储器的阻变机制,并通过对比实验探究了pectin和 AgNO₃质量分数对阻变存储器工作性能的影响．此外,利用开启过程的限制电流对器件电阻值进行连续调节,实现了多级信息储存功能．实验表明：pectin作为无毒无害的生物材料可以应用于新型阻变存储器件中,利用金属离子掺杂技术可以对其阻变特性进行有效调控．     

电泳沉积法制备的Zn_(1-x)Cu_xO薄膜的结构及阻变性能

采用电泳沉积法在FTO导电玻璃基片上制备Zn_(1-x)Cu_xO薄膜,并对其微观结构、光致发光谱、伏安特性、保持特性和转换电压分布进行探讨。PL谱表明,Cu掺杂在禁带中引入深受主能级,降低氧空位浓度,导致ZnO薄膜的紫外发光、蓝光发光和绿光发光峰强度降低。所得薄膜的晶粒细小、致密、均匀,具有稳定的双极性阻变特性,开关比R_(off)/R_(on)最高达到10~5,其低阻态(LRS)和高阻态(HRS)的阻变机理分别符合欧姆定律和空间电荷限制传导理论。器件经100次循环测试后开关比无明显变化,呈现出较为良好的抗疲劳特性。Cu掺杂对LRS影响不大,但显著改善了HRS的分散性以及转换电压V_(SET)的分散性。当Cu掺杂量x=0.04时,器件表现出良好的综合性能:R_(off)≈10~6Ω,R_(off)/R_(on)≈10~4,V_(SET)介于0.4~3.03 V之间。     

铜掺杂氧化锌薄膜阻变特性的研究

以 ZnO：Al为底电极,Cu为顶电极,在同种工艺条件下分别制备了类电容结构的纯ZnO 阻变器件和ZnO：2%Cu阻变器件,分析比较了两种器件的典型I-V特性曲线、置位电压（V_Set）和复位电压（V_Reset）的分布范围、器件的耐久性。结果显示,ZnO：Cu阻变器件较纯ZnO阻变器件有更大的开关比和更稳定的循环性能。另外,研究了 ZnO：Cu阻变器件的阻变机理,通过对其I-V特性曲线分析得出以下结论：ZnO：Cu阻变器件在高阻态遵循空间电荷限制电流效应,低阻态符合欧姆定律。     

单层密集ZnO纳米棒阻变器件的导电机制

制备了一种具有多级存储效应的密集ZnO纳米棒阵列阻变存储器件,借助I-V曲线和荧光光谱分析了器件的电流传导机制和阻变机制,发现器件在不同的电阻态下分别属于欧姆传导和空间电荷限制电流( SCLC)传导机制。正向电场作用使纳米棒表面耗尽区的氧空位V++密度增大,完善了电子传输的导电细丝通道,器件实现了由高阻态向低阻态的转变;在反向电压作用下,导电通道断裂,器件恢复到高阻态。     

变组分Al对HfO_2阻变特性影响:第一性原理研究

为了改善HfO_2的阻变特性,提高氧空位(VO)导电细丝形成的一致性和均匀性,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了掺杂Al的HfO_2阻变材料的微观特性.结果表明,间隙Al (Int-Al)更适合掺入到HfO_2中,并且Int-Al与VO相对位置越近,阻变材料趋于稳定的收敛速度越快,形成能越小.不同IntAl浓度对含有VO缺陷的HfO_2超胞的影响结果显示,当掺杂Int-Al浓度为4.04%时,分波电荷态密度图能够形成相对较好的电荷通道,最大等势面和临界等势面值均为最高,有利于改善HfO_2阻变材料中导电细丝形成的一致性和均匀性;形成能计算结果显示,当Int-Al浓度低于4.04%时形成能变化缓慢,当高于4.04%时则异常增大,表明缺陷体系随Int-Al浓度增大越来越难以形成;进一步研究掺杂Int-Al浓度为4.04%时晶格结构的变化,结果显示缺陷形成能显著降低,有利于形成完美的导电通道.该研究为改善基于HfO_2阻变存储材料的性能有一定的借鉴意义.     

基于金纳米棒@二氧化硅表面等离子体共振增强的有机太阳能电池

把包裹SiO₂的金纳米棒（Au NRs@SiO₂）掺杂到有机太阳能电池的活性层中,利用表面等离子体共振效应来增强活性层对光的吸收,从而提高有机太阳能电池的能量转换效率。研究了不同掺杂浓度和不同包裹厚度对电池性能的影响。结果表明,掺杂浓度为1.5%时,器件性能最佳,能量转换效率达到4.02%;SiO₂壳层厚度为3 nm时,转换效率达到4.38%,较标准电池提升了29.2%。     

磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析

为了获得相变温度低且热致变色性能优越的光学材料, 室温下在F:SnO₂ (FTO)导电玻璃基板表面沉积钨钒金属膜, 再经空气气氛下的热氧化处理, 制备了W掺杂VO₂/FTO复合薄膜, 利用X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和表面形貌进行了分析. 结果表明: 高温热氧化处理过程中没有生成W, F, V混合氧化物, W以替换V原子的方式掺杂. 与采用相同工艺和条件制备的纯VO₂/FTO复合薄膜相比, W掺杂VO₂薄膜没有改变晶面取向, 仍具有(110)晶面择优取向, 相变温度下降到35 ℃左右, 热滞回线收窄到4 ℃, 高低温下的近红外光透过率变化量提高到28%. 薄膜的结晶程度明显提高, 表面变得平滑致密, 具有很好的一致性, 对光电薄膜器件的设计开发和工业化生产具有重要意义. 关键词： W掺杂 2')" href="#">VO₂ FTO导电玻璃 磁控溅射     

H/Al共掺杂对ZnO基透明导电薄膜光电性质和晶体结构的影响

利用H在ZnO中作为浅施主杂质的特性,研究了H掺杂对ZnO：Al透明导电薄膜特性的影响。通过降低ZnO：Al中Al的含量并同时引入H掺杂,解决了透明导电薄膜中高导电性与高透过率之间的矛盾。H的掺杂可以显著降低ZnO基透明导电薄膜的电阻率,这是由于H一方面作为施主可以提供电子从而提高了自由载流子浓度;另一方面与ZnO晶界中的O^-结合降低了晶界势垒,提高了载流子迁移率。利用H掺杂,可以在Al掺杂量降低10倍的情况下,仍然能获得低电阻率（6.3×10^-4 Ω·cm）的透明导电薄膜,同时其近红外波段（1 200 nm）透光率从64%提高到90%。这种具有高导电性和高透光性的透明导电薄膜可以应用于各类薄膜太阳能电池中以提升器件效率。     

基于果胶材料的阻变存储器离子缓冲层研究

采用微波辅助法制备了生物果胶薄膜,并作为缓冲层,制作了Ag/pectin/a-C/Pt阻变存储器.利用原子力显微镜表征薄膜表面的电流分布,探究了果胶薄膜的离子缓冲机理.分析了基于果胶薄膜的阻变存储器的阻变性能和阻变机制.结果表明:该缓冲层能够降低器件开关电压的波动性,提升高低阻态开关比.通过调控限制电流,在单一器件上实...     

全溶液法制备有机发光二极管及PEIE浓度对器件光电性能的影响

对溶液化发光层成膜参数及电子传输层浓度进行调控,优化发光层成膜效果及器件发光性能,同时使用导电聚合物聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作为透明阳极,刮涂导电银浆作为阴极,通过全溶液法制备了高效率的OLED。研究发现,发光层成膜参数的调整有效改善了其成膜效果。且适当的电子传输层材料浓度可以改善器件的载流子注入平衡,有效降低阴极的功函数,提高器件的发光性能;酸后处理的PEDOT:PSS薄膜导电性大大提升,在可见光范围的透过率与ITO相当。全溶液制备的发光器件最大电流效率为1.441 cd/A,与以ITO为电极的器件相比,增加了近50倍。     

红光颜色转换层调节的顶发射有机白光器件

采用倒置结构顶发射蓝光器件和非掺杂型红光染料NPAMLI制备了TWOLED,研究了器件结构和光电性能的关系,器件结构为Glass/Al/Cs2CO／Alq3／AND/NPB/MoO3/Au/Alq3/NPAMLI.NPAMLI的吸收谱与ADN的发光谱有较大的重叠,NPAMLI能够吸收ADN发出的部分蓝光并发射红光.实验...     

过渡金属元素X(X=Mn,Fe,Co,Ni)掺杂对ZnO基阻变存储器性能的影响

实验表明掺杂是一种改善阻变存储器性能的有效手段,但其物理机理鲜有研究.本文采用第一性原理方法系统研究了过渡金属元素X(X=Mn,Fe,Co,Ni)掺杂对ZnO基阻变存储器中氧空位迁移势垒和形成能的影响.计算结果表明Ni掺杂可同时有效降低+1和+2价氧空位在掺杂原子附近的迁移势垒,X掺杂均减小了氧空位的形成能,特别是掺杂Ni时氧空位的形成能减小最为显著(比未掺杂时减少了64%).基于该结果制备了未掺杂和Ni掺杂ZnO阻变存储器,研究表明通过掺杂控制体系中氧空位的迁移势垒和形成能,可以有效改善器件的初始化过程、操作电压、保持性等阻变性能.研究结果有助于理解探究影响阻变的微观机制,并可为掺杂提高阻变存储器性能提供一定的理论指导.     

基于ZnO纳米线/PMMA复合材料的柔性阻变式随机存储器

基于ZnO纳米线/有机PMMA复合材料体系制备了柔性阻变式随机存储器,由于复合材料体系的低杨氏模量及高柔性特点,该器件展示了超高的机械耐受性.器件在大角度下弯折104次以上而未见性能退化,且数据保持性良好.器件的阻变存储机制可归因于导电细丝的形成与断裂,其中ZnO纳米线表面上的缺陷在导电细丝构建中起重要作用.     

Ni/HfO_2/Pt阻变单元特性与机理的研究

研究了Ni/HfO2(10 nm)/Pt存储单元的阻变特性和机理.该器件具有forming-free的性质,还表现出与以往HfO2(3 nm)基器件不同的复杂的非极性阻变特性,并且具有较大的存储窗口值(105).存储单元的低阻态阻值不随单元面积改变,符合导电细丝阻变机理的特征.采用X射线光电子能谱仪分析器件处于低阻态时的阻变层HfO2薄膜的化学组分以及元素的化学态,结果表明,Ni/HfO2/Pt阻变存储器件处于低阻态时的导电细丝是由金属Ni导电细丝和氧空位导电细丝共同形成的.     

基于AAO模板的TiO2微纳结构及其光电特性

以多孔氧化铝（AAO）和导电玻璃FTO为基底,用射频（RF）磁控溅射法和溶胶凝胶（Sol-gel）法分别制备了微纳结构的TiO₂,两种TiO₂沉积技术各自体现出其特质。从XRD衍射光谱和拉曼散射光谱可以看到,在相同退火条件下,RF和Sol-gel法制备的TiO₂晶相结构不同。在以导电玻璃FTO为基底时,RF制备的薄膜颗粒分布均匀,没有团簇现象;而Sol-gel制备的薄膜由密实的颗粒构成。在以AAO为模板时,Sol-gel制备的TiO₂溶胶粒子由于胶体溶液的流动性使其对孔的填充率保持较高的水平;而RF制备的TiO₂对孔的填充率则降低。光电流实验的结果表明,前者具有更好的光电特性。     

红光量子点掺杂PVK体系的发光特性研究

无热处理制备了红光CdSe/ZnS量子点掺杂PVK的ITO/PVK:QDs/Alq3/Al结构电致发光器件.测试器件的发光光谱和电学特性等,研究了掺杂浓度(质量分数)对体系发光特性的影响,将非掺杂与掺杂体系做了比较,提出了优化掺杂体系的一些可行方案.量子点掺杂浓度较低时,主要为Alq3的发光;掺杂浓度为20%时,Alq3的发光得到抑制,红光发射最佳;继续增大掺杂浓度,QDs发光峰发生微弱红移,器件性能变差.与非掺杂体系相比,掺杂浓度合适的PVK:QDs体系大大提高了器件的稳定性.     

溶胶-凝胶-蒸镀法制备高性能FTO薄膜

以SnCl_4·5H_2O为锡源,SnF_2为氟源,采用溶胶-凝胶-蒸镀法制备F掺杂的SnO_2透明导电氧化物薄膜(FTO薄膜).通过正交实验研究确定最佳反应温度、反应时间和蒸镀温度等制备条件.主要研究元素F的掺杂和膜的结构对FTO薄膜性能的影响,并采用傅里叶变换红外光谱仪、热重-差热分析、X射线衍射、高分辨透射电子显微镜和扫描电子显微镜等进行样品的性能表征.研究结果表明,当反应温度50?C、反应时间5 h、烧结(蒸镀)温度600?C、镀膜次数1次、而F/Sn=14 mol%时,FTO薄膜性能指数ΦTC最大,综合光电性能最优,表面电阻为14.7?·cm-1,平均透光率为74.4%.FTO薄膜内颗粒的平均粒径为20 nm,呈四方金红石型结构,F的掺入替代了部分的O,形成了SnO_(2-x)F_x晶体结构.F的掺杂量是影响FTO薄膜的主要因素,F过多或过少均不利于SnO_(2-x)F_x晶体的生长;FTO薄膜的结构、颗粒形状、大小等三维信息也是影响薄膜性能的因素,主要表现为分形维数越小,薄膜表面越平整,势垒越低,导电性能越好.     

氧分压对Ni/HfO_x/TiN阻变存储单元阻变特性的影响

采用射频磁控溅射的方法,基于不同氧分压制备的氧化铪构建了Ni/HfO_x/TiN结构阻变存储单元.研究发现,随着氧分压的增加,薄膜表面粗糙度略有降低;另一方面,阻变单元功耗降低,循环耐受性能可达10~3次,且转变电压分布的一致性得到改善.结合电流-电压曲线线性拟合结果及外加温度测试探究了器件的转变机理,得出在低阻态的传导机理为欧姆传导机理,在高阻态的传导机理为肖特基发射机理,并根据氧空位导电细丝理论,对高低阻态的阻变机理进行了详细的理论分析.