一种金属-有机络合物电双稳态薄膜的制备方法技术

一种金属－有机络合物电双稳态薄膜的制备方法，其特征在于首先采用物理气相沉积方法沉积金属Ｍ和ＴＣＮＱ混合薄膜：将基板放入真空镀膜机中，在不低于２ｘ１０↑［－３］Ｐａ真空条件下，蒸镀一层厚度为１０－４０ｎｍ的金属Ｍ，然后在金属膜上蒸镀一层厚度为２０－８０ｎｍ的ＴＣＮＱ薄膜，得到Ｍ，ＴＣＮＱ的混合薄膜；再用电化学反应法制备ＭＴＣＮＱ薄膜：将前述步骤得到的Ｍ，ＴＣＮＱ混合薄膜置于湿度为１００％的氛围中，在室温下发生电化学反应生成ＭＴＣＮＱ薄膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属薄膜制备
，具体涉及一种金属-有机络合物电双稳薄膜的制备方法。
技术介绍
金属-有机络合物材料MTCNQ，由于其电双稳特性(Potember R S，Poehler T O，Appl.Phys Lett.，1979，34405)而在微电子器件和分子电子器件方面具有广泛的应用前景。这里的M为金属，如Cu，Ag等，TCNQ为7，7，8，8四氰基对醌二甲烷(7，7，8，8-tetracyanoquinonedimethane)。这类电双稳薄膜的制备方法主要有两类一类是化学溶液法，即将金属M(如Cu)片直接浸入乙腈(CH3CN)饱和TCNQ溶液(前述文件)或丙酮(C3H6O)、乙腈饱和TCNQ溶液(Sato C，Wakamatsu S，Tadokoro K，Journalof Applied Physics，1990，686535；Sun S Q，Wu P J，Zhu D B，Thin Solid Films，1997，301192)中，直接生成MTCNQ薄膜；另一类是真空反应蒸发法，利用真空蒸发交替蒸发金属M(如Ag)和TCNQ(Xu W，Chen G R，Hua Z Y，Appl phys Lett，1995，672241；叶钢锋，严学俭，潘钢等，真空科学与技术，2001，Vol.2191)生成MTCNQ薄膜。一般而言，化学溶液法反应不容易控制，而且得到的薄膜表面粗糙；而真空法则很难制备化学配比1∶1的薄膜，同时不能得到较厚的薄膜(小于10nm)。而实际应用中，在要求薄膜具有良好的电学特性的同时还必须有足够小的晶粒和完整的表面形貌，因此为了得到具有一定厚度，且表面均匀、电学化学性能良好的MTCNQ薄膜，有必要研究新的薄膜制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种化学配比可严格掌握，反应过程可方便控制的金属-有机络合物电双稳薄膜的制备方法，由此制得的薄膜具有一定厚度、表面均匀、电学性能良好。本专利技术提出的制备金属-有机络合物电双稳薄膜的方法，具体分为两个步骤，首先采用物理气相沉积方法沉积金属M(如Ag)和TCNQ混合薄膜，具体步骤如下将基板放入真空镀膜机中，在不低于2×10-3Pa真空条件下，蒸镀一层厚度为10-40nm的金属M，然后在金属膜上蒸镀一层厚度为20-80nm的TCNQ薄膜，得到M，TCNQ的混合薄膜。基底通常是玻璃，也可以是其他电绝缘材料，比如石英、云母等。此时得到的薄膜可见光透射率曲线如附图1(a)所示，表明M和TCNQ没有完全反应。再用电化学反应法制备MTCNQ薄膜将前述步骤得到的M，TCNQ混合薄膜置于湿度为100％的氛围中，在室温下发生电化学反应生成MTCNQ薄膜。膜变成蓝色。烘干后薄膜可见光透射率曲线如附图1(b)所示，与MTCNQ标准透射谱(Potember R S，HoffmanR C，Poehler T O，John Hopkins APL Tech.Dig.1986，7129)相比可知，此时得到的是化学配比1∶1的MTCNQ薄膜。本专利技术中，金属M一般采用Ag或Cu。将溶液法制得的AgTCNQ薄膜和由本专利技术方法制备的AgTCNQ薄膜分别在光学显微镜、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)下进行观察，比较其表面形貌，所的结果如下附图2为Olympus光学显微镜下放大1000倍条件下溶液法和本专利技术制备的AgTCNQ薄膜表面形貌分析；从中可以看出本专利技术制得的薄膜的均匀性明显好于直接化学反应法制得的薄膜。附图3为SEM加速电压20kV，放大5000倍条件下溶液法和本专利技术制备的AgTCNQ薄膜表面形貌分析；从中可以进一步看到，直接化学反应法制得的薄膜由不规则的AgTCNQ晶粒组成，其中含有明显的不连续性。正是这种不均匀性导致了薄膜电性能的不均匀。附图4为AFM下溶液法和本专利技术制备的AgTCNQ薄膜表面形貌分析。从中可见，本专利技术制得的薄膜与真空蒸发+退火制得的薄膜(前述文件)形貌无明显区别。在得到很高平整度的同时，克服了单纯真空蒸发法中成分配比不易控制的缺点。对由本专利技术方法制备的AgTCNQ薄膜进行电双稳特性测试，I-V曲线和V-t曲线如附图5所示，初始状况AgTCNQ薄膜处于高电阻off状态(＞20MΩ)，当施加在薄膜上的电压超过4.5V时，薄膜电阻跃迁到低电阻on状态(＜10Ω)。由此表明由本专利技术方法制备的AgTCNQ薄膜具备良好的电双稳特性。本专利技术中，当M取Cu时，得到与上述AgTCNQ类似的结果。附图说明图1为AgTCNQ薄膜透射率曲线，其中图1(a)为电化学反应前，图1(b)为电化学反应后。图2为光学显微镜下AgTCNQ薄膜表面形貌，其中图2(a)为溶液法制备薄膜，图2(b)为本专利技术制备薄膜。图3为SEM下AgTCNQ薄膜表面形貌，其中图3(a)为溶液法制备薄膜，图3(b)为本专利技术制备薄膜。图4为AFM下AgTCNQ薄膜表面形貌，其中图4(a)为溶液法制备薄膜，图4(b)为本专利技术制备薄膜。图5为本专利技术制备AgTCNQ薄膜电双稳特性曲线，其中图5(a)为I-V曲线，图5(b)为U-T曲线。具体实施例方式实施例1 AgTCNQ电双稳薄膜(较薄)制备将玻璃基板放入真空镀膜机中，在真空度为1×10-3Pa、室温条件下，先蒸发一层厚度为10nm的Ag膜，然后再蒸发一层厚度为20nm的TCNQ薄膜；将混合薄膜取出后置入湿度为100％的环境中，迅速发生电化学反应得到蓝色AgTCNQ薄膜，对薄膜进行电双稳特性测试，得到类似附图5所示曲线，表明该薄膜具备良好的电双稳特性。实施例2 AgTCNQ电双稳薄膜(较厚)制备将玻璃基板放入真空镀膜机中，在真空度为1×10-3Pa、室温条件下，先蒸发一层厚度为40nm的Ag膜，然后蒸发一层厚度为80nm的TCNQ薄膜；将混合薄膜取出后置入湿度为100％的环境中，迅速发生电化学反应得到蓝色AgTCNQ薄膜，对薄膜进行电双稳测试，得到类似附图5所示曲线，表明该薄膜具备良好的电双稳特性。实施例3 CuTCNQ电双稳薄膜制备将基板放入真空镀膜机中，在真空为1×10-3Pa、室温条件下，先蒸发一层厚度为20nm的Cu膜，然后蒸发一层厚度为65nm的TCNQ薄膜；将混合薄膜取出后置入湿度为100％的环境中，迅速发生电化学反应得到绿色的CuTCNQ薄膜，对薄膜进行电双稳测试，得到类似附图5所示曲线(跃迁电压略高，约为7V)，表明该薄膜具备良好的电双稳特性。权利要求1.，其特征在于首先采用物理气相沉积方法沉积金属M和TCNQ混合薄膜将基板放入真空镀膜机中，在不低于2×10-3Pa真空条件下，蒸镀一层厚度为10-40nm的金属M，然后在金属膜上蒸镀一层厚度为20-80nm的TCNQ薄膜，得到M，TCNQ的混合薄膜；再用电化学反应法制备MTCNQ薄膜将前述步骤得到的M，TCNQ混合薄膜置于湿度为100％的氛围中，在室温下发生电化学反应生成MTCNQ薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的M为Ag或Cu。全文摘要本专利技术涉及一种金属－有机络合物MTCNQ电双稳态薄膜的制备方法。首先采用物理气相淀积法沉积金属M和TCNQ混合薄膜，再用化学电镀法制备得MTCNQ薄膜。由该方法制备的MTCNQ薄膜同时兼备真空反应蒸发方法表面平整度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋益明，谢亨博，郭峰，刘平，李劲，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：