專(zhuān)利名稱(chēng)：基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，涉及到一種采用納米晶與聚合物的復(fù)合材料 體系的雙穩(wěn)態(tài)器件。
背景技術(shù)：
電雙穩(wěn)態(tài)特性是指在相同的電壓下具有兩種不同的導(dǎo)電狀態(tài)的現(xiàn)象，當(dāng)功 能層薄膜兩邊施加電場(chǎng)，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定的值時(shí)，器件可由低導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔?dǎo) 態(tài)，當(dāng)通過(guò)施加反向電場(chǎng)時(shí)，器件又可由高導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛯?dǎo)態(tài)?；陔婋p穩(wěn)態(tài) 特性的器件是半導(dǎo)體電子學(xué)領(lǐng)域中重要的電子器件。近年來(lái)，隨著有機(jī)電致發(fā) 光器件，有機(jī)薄膜晶體管，有機(jī)太陽(yáng)能電池等光電子器件的飛速發(fā)展，有機(jī)雙 穩(wěn)態(tài)器件也引起了人們的廣泛關(guān)注，有機(jī)雙穩(wěn)態(tài)器件由于其具有低成本，易加 工，膜層薄以及高可靠性的特點(diǎn)，在未來(lái)的信息電子工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用 前景。由于納米技術(shù)和工藝的迅速發(fā)展，科學(xué)家們逐漸注意到金屬或半導(dǎo)體納 米粒子在有機(jī)電雙穩(wěn)態(tài)器件方面的應(yīng)用，因?yàn)榧{米粒子的制備工藝相對(duì)成熟， 不需要通過(guò)高溫蒸鍍的方法就可以在有機(jī)層內(nèi)部獲得納米級(jí)的分散。由于納米 粒子的應(yīng)用往往是與聚合物的分散聯(lián)系在一起，這樣可以通過(guò)旋涂和噴墨打印 等技術(shù)制作大面積的器件。目前關(guān)于納米晶與聚合物電雙穩(wěn)態(tài)器件的報(bào)道，主 要集中在金屬納米晶和聚合物混合薄膜的雙穩(wěn)態(tài)器件，而半導(dǎo)體納米晶和聚合 物薄膜的雙穩(wěn)態(tài)器件報(bào)道較少，而且所報(bào)道的電雙穩(wěn)態(tài)器件的電流開(kāi)關(guān)比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高電流開(kāi)關(guān)比的基于半導(dǎo)體納米晶與聚 合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件，本發(fā)明采用了半導(dǎo)體納米晶和聚合物的復(fù)合材料體系，將十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶和聚合物j昆合體系作為功能有源 層引入到電雙穩(wěn)態(tài)器件中，其中硫化亞銅納米晶的表面包覆一層脂肪類(lèi)硫醇， 作為載流子的俘獲中心。
本發(fā)明的技術(shù)方案
一種基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件，該器件是在 導(dǎo)電襯底為ITO導(dǎo)電玻璃上，依次制作緩沖層，功能有源層和鋁電極。其中
緩沖層的材料為磺化聚苯乙烯摻雜的聚3,4-乙烯基二氧噻吩(PEDOT:PSS)。
功能有源層的材料為十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶和共軛聚合物聚(2-甲 氧基-5-(2-乙基己氧基)-l，4-亞苯基乙撐)(MEH-PPV)的混合物，二者的比例為 1:1至3:1。
所述的緩沖層的厚度為50 100nm。
所述的功能有源層的厚度為100 200nm。
該緩沖層制作在ITO導(dǎo)電玻璃上，可以降低襯底表面的粗糙度，并能降低 導(dǎo)電襯底與有源層之間的勢(shì)壘。
功能有源層制作在緩沖層上，是半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜層。 鋁電極制作在功能有源層上，作為電子的注入層。
本發(fā)明的有益效果是該電雙穩(wěn)態(tài)器件在同一電壓下具有不同的電導(dǎo)狀態(tài)， 而且最大的電流開(kāi)關(guān)比可以達(dá)到105。


圖1是本發(fā)明器件的結(jié)構(gòu)示意圖2表示該電雙穩(wěn)態(tài)器件的電流電壓特性曲線；
圖3表示該電雙穩(wěn)態(tài)器件的電流開(kāi)關(guān)比。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照附圖進(jìn)行具體說(shuō)明。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜 的電雙穩(wěn)態(tài)器件的結(jié)構(gòu)示意圖。 實(shí)施例一
一種基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件，該器件是在
導(dǎo)電襯底l為氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電玻璃上，采用旋涂工藝制備緩沖層2，旋涂 的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘。緩沖層2上面的功能有源層3也是采用旋涂工藝制備 的，該層是十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶和共軛聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基 己氧基)-l,4-亞苯基乙撐)的混合薄膜，旋涂的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘。功能有源層 3的上面是真空蒸鍍的鋁電極4。 該實(shí)施例所用材料
緩沖層2的材料為磺化聚苯乙烯摻雜的聚3， 4一乙烯基二氧噻吩 (PEDOT:PSS)，緩沖層2的厚度為50 nm。
功能有源層3的材料為取50% (重量)的十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶 和取50% (重量)的共軛聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-l,4-亞苯基乙撐) (MEH-PPV)的混合物；功能有源層3的厚度為200nm。
這種電雙穩(wěn)態(tài)器件可以在同一電壓下出現(xiàn)兩種不同的導(dǎo)電狀態(tài)，如圖2所 示，而且最高的電流開(kāi)關(guān)比可以達(dá)到105，如圖3所示。
實(shí)施例二
一種基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件，該器件是在 導(dǎo)電襯底l為氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電玻璃上，采用旋涂工藝制備緩沖層2，旋涂 的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘。緩沖層2上面的功能有源層3也是采用旋涂工藝制備 的，該層是十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶和共軛聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基 己氧基)-l，4-亞苯基乙撐)的混合薄膜，旋涂的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘。功能有源層3的上面是真空蒸鍍的鋁電極4。 該實(shí)施例所用材料
緩沖層2的材料為磺化聚苯乙烯摻雜的聚3， 4一乙烯基二氧噻吩，緩沖層 2的厚度為100 nm。
功能有源層3的材料為取75% (重量)的十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶 和取25% (重量)的共軛聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-l,4-亞苯基乙撐) 的混合物；功能有源層3的厚度為100 nm。
一種基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件的制備方法 步驟l，將刻蝕好的ITO導(dǎo)電玻璃在清洗劑中反復(fù)清洗，然后再經(jīng)過(guò)去離子
水，丙酮和異丙醇溶液浸泡并超聲各15分鐘，最后用氮?dú)獯蹈刹⒔?jīng)過(guò)紫外臭氧
處理15分鐘。
步驟2，以5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂磺化聚苯乙烯摻雜的聚3， 4一乙烯基 二氧噻吩(PEDOT:PSS)溶液，形成緩沖層2;
步驟3，然后在空氣中于150。C退火15分鐘，使水分充分揮發(fā)。
步驟4，配置10mg/ml的MEH-PPV氯仿溶液，將其與10mg/ml的十二硫醇 包覆的硫化亞銅納米晶氯仿溶液混合，然后進(jìn)行超聲使其充分混合，其中硫化 亞銅納米晶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67%。然后將均勻的混合溶液旋涂在緩沖層2上，旋 涂的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，成膜時(shí)間為60秒。
步驟5，最后真空蒸鍍鋁電極4。
本發(fā)明所使用的十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶的制備工藝是按照 J.Am.Chem.Soc. 2008, 130:13152-13161上所報(bào)道的"硫化亞銅納米晶的制備方 法"制備的。
權(quán)利要求
1. 一種基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件，其特征在于，在導(dǎo)電襯底(1)為ITO導(dǎo)電玻璃上，依次制作緩沖層(2)，功能有源層(3)和鋁電極(4)；其中緩沖層(2)的材料為磺化聚苯乙烯摻雜的聚3，4-乙烯基二氧噻吩；功能有源層(3)的材料為十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶和共軛聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亞苯基乙撐)的混合物，二者的比例為1∶1至3∶1。
2. 如權(quán)利要求l所述的基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài) 器件，其特征在于，所述的緩沖層(2)的厚度為50 100nm。
3. 如權(quán)利要求l所述的基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài) 器件，其特征在于，所述的功能有源層(3)的厚度為100 200nm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于半導(dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)器件，涉及一種光電子器件，它在同一電壓下，具有兩種不同的導(dǎo)電狀態(tài)。該器件是在導(dǎo)電襯底(1)為ITO導(dǎo)電玻璃上，依次制作緩沖層(2)，功能有源層(3)和鋁電極(4)。緩沖層(2)的材料為磺化聚苯乙烯摻雜的聚3，4-乙烯基二氧噻吩；功能有源層(3)的材料為十二硫醇包覆的硫化亞銅納米晶和共軛聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亞苯基乙撐)的混合物，二者的比例1∶1至3∶1?；诎雽?dǎo)體納米晶與聚合物的復(fù)合薄膜的電雙穩(wěn)態(tài)由于其具有低成本，易加工，膜層薄以及電流開(kāi)關(guān)比高的特點(diǎn)，在未來(lái)的信息電子工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01L51/00GK101504970SQ20091007942
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者侯延冰, 唐愛(ài)偉, 楓 滕, 磊 錢(qián) 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)