[发明专利]基于半导体纳米晶与聚合物的复合薄膜的电双稳态器件

说明书

技术领域

本发明属于光电子器件领域，涉及到一种采用纳米晶与聚合物的复合材料体系的双稳态器件。

背景技术

电双稳态特性是指在相同的电压下具有两种不同的导电状态的现象，当功能层薄膜两边施加电场，当场强达到一定的值时，器件可由低导态转变为高导态，当通过施加反向电场时，器件又可由高导态转变为低导态。基于电双稳态特性的器件是半导体电子学领域中重要的电子器件。近年来，随着有机电致发光器件，有机薄膜晶体管，有机太阳能电池等光电子器件的飞速发展，有机双稳态器件也引起了人们的广泛关注，有机双稳态器件由于其具有低成本，易加工，膜层薄以及高可靠性的特点，在未来的信息电子工业领域有着广阔的应用前景。由于纳米技术和工艺的迅速发展，科学家们逐渐注意到金属或半导体纳米粒子在有机电双稳态器件方面的应用，因为纳米粒子的制备工艺相对成熟，不需要通过高温蒸镀的方法就可以在有机层内部获得纳米级的分散。由于纳米粒子的应用往往是与聚合物的分散联系在一起，这样可以通过旋涂和喷墨打印等技术制作大面积的器件。目前关于纳米晶与聚合物电双稳态器件的报道，主要集中在金属纳米晶和聚合物混合薄膜的双稳态器件，而半导体纳米晶和聚合物薄膜的双稳态器件报道较少，而且所报道的电双稳态器件的电流开关比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高电流开关比的基于半导体纳米晶与聚合物的复合薄膜的电双稳态器件，本发明采用了半导体纳米晶和聚合物的复合材料体系，将十二硫醇包覆的硫化亚铜纳米晶和聚合物混合体系作为功能有源层引入到电双稳态器件中，其中硫化亚铜纳米晶的表面包覆一层脂肪类硫醇，作为载流子的俘获中心。

本发明的技术方案：

一种基于半导体纳米晶与聚合物的复合薄膜的电双稳态器件，该器件是在ITO导电玻璃构成的导电衬底上，依次制作缓冲层，功能有源层和铝电极。其中：

缓冲层的材料为磺化聚苯乙烯掺杂的聚3，4-乙烯基二氧噻吩(PEDOT:PSS)。

功能有源层的材料为十二硫醇包覆的硫化亚铜纳米晶和共轭聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基乙撑)(MEH-PPV)的混合物，二者的重量比为1∶1至3∶1。

所述的缓冲层的厚度为50～100nm。

所述的功能有源层的厚度为100～200nm。

该缓冲层制作在ITO导电玻璃上，可以降低衬底表面的粗糙度，并能降低导电衬底与有源层之间的势垒。

功能有源层制作在缓冲层上，是半导体纳米晶与聚合物的复合薄膜层。

铝电极制作在功能有源层上，作为电子的注入层。

本发明的有益效果是：该电双稳态器件在同一电压下具有不同的电导状态，而且最大的电流开关比可以达到10⁵。

附图说明

图1是本发明器件的结构示意图；

图2表示该电双稳态器件的电流电压特性曲线；

图3表示该电双稳态器件的电流开关比。

具体实施方式

以下结合具体的实施例，并参照附图进行具体说明。

如图1所示，图1为本发明提供的基于半导体纳米晶与聚合物的复合薄膜的电双稳态器件的结构示意图。

实施例一

一种基于半导体纳米晶与聚合物的复合薄膜的电双稳态器件，该器件是在氧化铟锡(ITO)导电玻璃构成的导电衬底1上，采用旋涂工艺制备缓冲层2，旋涂的转速为5000转/分钟。缓冲层2上面的功能有源层3也是采用旋涂工艺制备的，该层是十二硫醇包覆的硫化亚铜纳米晶和共轭聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基乙撑)的混合薄膜，旋涂的转速为1000转/分钟。功能有源层3的上面是真空蒸镀的铝电极4。

该实施例所用材料：

缓冲层2的材料为磺化聚苯乙烯掺杂的聚3，4-乙烯基二氧噻吩(PEDOT:PSS)，缓冲层2的厚度为50nm。

功能有源层3的材料为取50％(重量)的十二硫醇包覆的硫化亚铜纳米晶和取50％(重量)的共轭聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基乙撑)(MEH-PPV)的混合物；功能有源层3的厚度为200nm。

这种电双稳态器件可以在同一电压下出现两种不同的导电状态，如图2所示，而且最高的电流开关比可以达到10⁵，如图3所示。

实施例二