基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于光致变色化合物的双向异性的有机二极管电存储器，属于有机半导体电子器件领域。该器件是将一种光致变色化合物蒸镀在ITO的底电极上，光致变色化合物在不同波长的光照条件下能够发生可逆环合反应，并改变化合物的物理性质，从而改变其器件的存储特性。在紫外线或可见光等不同波长的光照射下，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，其存储性质可以可逆的转换。本发明专利技术还公开了基于光致变色化合物的双向异性的有机二极管电存储器的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器功能化的操作方法
本专利技术涉及基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器，属于有机半导体电子器件领域。
技术介绍
在后信息时代，海量、超快、移动、廉价成为存储技术发展的趋势与挑战。传统的存储器是基于无机半导体材料而实现的，虽然具有读写速度快、使用寿命长等特点，但是存在着尺寸效应、制备工艺复杂和制造成本高等问题。近来年，有机二极管电存储器因其制备工艺简单，制备成本低，可大面积生产，可柔性，高灵敏度等独特的优势。最重要的是有机材料的分子尺寸在1-100μm，因此基于有机分子的存储器有望获得纳米尺寸的存储单元，提高存储密度。有机存储器作为下一代新型数据存储器逐渐成了众多研究热点之一。有机二极管电存储器按其电学特性可以分为非易失性存储和易失性存储两大类。有机非易失性存储中主要包含闪存(Flash)即可重复擦写型(Rewritable)和一次写入(WORM)存储两类。作为非易失性存储，一次写入多次读取的存储功能可以保证其存储的数据不会因为各种意外而丢失或被修改。非易失性存储则不会因为断电而丢失已存数据而易失性存储在断电后已存储的数据就会因断电而丢失。易失性存储中又包含动态随机存储器和静态随机存储器两类。动态随机存储器需要使用动态非连续的电压或电流脉冲对其进行周期刷新来维持其存储状态。而静态随机存储器则只需要持续对其供电并不需要刷新就能维持其存储状态，并且静态随机存储具有极快的响应速度但是其造价非常高。有机二极管电存储器按其功能层材料可以分为电容型、铁电型、电阻型三类。目前已有很多的关于有机二极管存储器的功能材料的报道，主要为有机介电功能材料例如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，有机铁电功能材料例如偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE)，还有一类电阻型功能材料例如侧链含芴的聚乙烯咔唑材料。但是近年来，由于光致变色材料在其光致异构化过程中，折射率，吸收光谱，氧化还原电位的可逆改变，被广泛的应用于有机电子器件中，如光探测器、光诱导开关、光电存储器等领域。尽管关于光致变色材料作为功能材料应用于有机二极管存储器上的报道，但是报道鲜少，如2012年T.Tsujioka等人将光致变色材料作为功能材料应用于有机存储器上，实现了光调控有机存储器的电流。(T.Tsujioka,Org.Electron2012,13,618)。但关于基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器报道未发现。尽管目前有关于将光致变色材料应用于有机二极管电存储器上的报道，但是其现有的光致变色有机二极管电存储器并没有解决存储性能稳定以及存储多功能化等问题。在本专利技术中，我们选用光致变色材料作为功能材料，应用于有机二极管电存储器上。在紫外光和可见光等不同波长的光照射下，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，其存储性质可以可逆的转换，实现了有机二极管电存储器双向异性的存储特性，同时也实现了单一器件的存储多功能化，拓宽有机场存储器的调控因素，并将开拓其在有机半导体电子器件领域的更多应用，例如逻辑门，发光二极管，光电晶体管等。
技术实现思路
为了实现光对有机二极管电存储器存储性质的调控，本专利技术将光致变色化合物作为存储层，应用于有机二极管电存储器。在不同波长的光照射(紫外光和可见光)下，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，其存储性质可以可逆的转换。因此最终实现了有机二极管电存储器双向异性的存储特性目的。本专利技术的目的通过以下方案实现：本专利技术提供了基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器，包括：金属顶电极，有机半导体层，氧化铟锡底电极，其特征在于有机半导体层采用的是一种光致变色化合物，在不同波长的光照射下，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，其存储性质可以可逆的转换。所述的不同波长的光为紫外光和可见光。所述的紫外光，波长λ<400nm,光源强度为1～10mW/cm2，照射时间为1～30分钟。所述的可见光光源，波长λ>400nm，光源强度为2～20mW/cm2，照射时间为1～25分钟。所述光致变色化合物为二芳基乙烯类，其分子通式如下：其中R基为芳香环衍生物，包括芴类芳香环衍生物，芴类芳香环衍生物R基的分子结构为如下：所述光致变色化合物优选1，2-二(5-芴-2-甲基噻吩-3)环戊烯。所述的金属电极优选铝电极。所述的铝电极优选是条形电极，电极宽度为100～500μm。所述的金属顶电极为交叉阵列结构。本专利技术还提供了一种有机二极管电存储器的功能化的操作方法，基于制备的光致变色化合物制备有机二极管电储存器，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：氧化铟锡电极的清洗过程：丙酮擦拭基片；依次使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗电极15分钟；再用氮气吹去电极片表面的液体，吹干；步骤2：将洗好的氧化铟锡电极放入真空烘箱中使用80℃烘烤2小时以去除残留溶剂和水分，之后再将基片移至紫外-臭氧清洗机中照射处理15至30分钟；步骤3：在真空环境下，将光致变色化合物蒸镀到氧化铟锡上,控制光致变色材料的蒸发速率，调节至1Hz/s，开始蒸镀，共800Hz；步骤4：在真空环境下，在光致变色材料的薄膜上，继续蒸镀上铝丝，控制铝的蒸发速率调节至2-3Hz/s，开始蒸镀，蒸镀到3000Hz。步骤5：本专利技术所述的基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器，在不同波长的光照射(紫外光和可见光)下，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，每种电存储类型都可通过电写入和/或电擦除来实现不同的导电态，不同的存储类型或存储行为可以通过不同波长的光照实现可逆的转换。基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器经过功能化操作，其存储性质可以可逆的转换，实现了有机二极管电存储器双向异性的存储特性，同时也实现了单一器件的存储多功能化。有益效果本专利技术制备的光致变色化合物，能够对光产生响应。将该光致变色化合物应用到有机二极管电存储器。所述基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器，采用安捷伦B1500半导体分析仪器进行测试，在不同波长的光照射(紫外光和可见光)下，光致变色化合物处于不同的状态(闭环和开环)，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，其存储性质可以可逆的转换，实现了有机二极管电存储器双向异性的存储特性。总体而言，基于光致变色化合物的光响应特性，其在光的作用下能够发生物理性质的变化，将光致变色化合物作为功能层应用于有机二极管电存储器，能够实现光对有机二极管电存储器存储性质的调控。附图说明图1：是实施例中光致变色材料的化学式。图2：是基于1，2-二(5-芴-2-甲基噻吩-3)环戊烯的有机二极管电存储器结构示意图。图3：是开环状态下有机二极管电存储器(铝电极宽度为500μm)的电压-电流(I-V)曲线特征。图4：是开环状态下断电2min后有机二极管电存储器(铝电极宽度为500μm)的电压-电流(I-V)曲线特征。图5：是闭环状态下有机二极管电存储器(铝电极宽度为500μm)的电压-电流(I-V)曲线特征。图6：是开环状态下有机二极管电存储器(铝电极宽度为250μm)的电压-电流(I-V)曲线特征。图7：是闭环状态下有机二极管电存储器(铝电极宽度为250μm)的电压-电流(I-V)曲线特征。具体实施方式下面通过具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器，包括：金属顶电极，有机半导体层，氧化铟锡底电极，其特征在于有机半导体层采用的是一种光致变色化合物，在不同波长的光照射下，有机二极管的存储性质表现为不同的存储类型，其存储性质可以可逆的转换。

【技术特征摘要】
1.一种基于光致变色化合物的双向异性有机二极管电存储器功能化的操作方法，包括：有机二极管电存储器的制备，步骤如下：步骤1：氧化铟锡电极的清洗过程：丙酮擦拭基片；依次使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗电极15分钟；再用氮气吹去电极片表面的液体，吹干；步骤2：将洗好的氧化铟锡电极放入真空烘箱中使用80℃烘烤2小时以去除残留溶剂和水分，之后再将基片移至紫外-臭氧清洗机中照射处理15至30分钟；步骤3：在真空环境下，将光致变色化合物蒸镀到氧化铟锡上，控制光致变色材料的蒸发速率，调节至1Hz/s，开始蒸镀，共800Hz；步骤4：在真空环境下，在光致变色材料的薄膜上，继续蒸镀上铝丝，控制铝的蒸发速率调节至2-3Hz/s，开始蒸镀，蒸镀到300...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱妍，黄维，徐秀霞，李文文，解令海，仪明东，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32