基于有机小分子染料的电存储器件及其制备方法与流程

本发明属于有机半导体材料技术领域，具体涉及一种有机小分子的电存储器件及其制备方法。

背景技术：

随着大数据时代和信息时代的到来，对高密度存储技术的需求也随之增长。相比于传统存储技术，阻变存储器由于其材料广泛、便于加工、低成本成为下一代高密度存储技术有力竞争者。选择的有机小分子制备的有机电存储器具有三进制性能，实现了幂次方级的增长，对于信息存储容量的提升具有重大的意义。制备存储器的材料多种多样，有聚合物分子、有机小分子、钙钛矿等，但大部分材料在制备成薄膜前需要通过复杂的合成得到。因此，在解决电存储器件所遇到的问题时就需要提供新的材料解决方案。

技术实现要素：

针对目前大多数电存储材料的制备过程复杂，环境及高温稳定性差等问题，本发明公开了一种有机小分子染料的电存储器件及其制备方法，无需任何反应制备，且器件环境及高温稳定性好，对于有机电存储技术的走向实用具有重要义。

本发明采用如下技术方案，一种基于有机小分子染料的电存储器件，其制备方法，包括以下步骤：将含有罗丹明b或罗丹明6g的溶液涂于基底上，制备有机膜层；然后在有机膜层上制备电极，得到基于有机小分子染料的电存储器件。

本发明基于有机小分子染料的电存储器件的制备方法，包括以下步骤，将罗丹明b或罗丹明6g的溶液涂于基底上，制备有机膜层；然后在有机膜层上制备电极，得到基于有机小分子染料的电存储器件。

本发明基于有机小分子染料的电存储器件的制备方法具体如下：

（1）将罗丹明b或罗丹明6g溶于无水乙醇中；

（2）将罗丹明b或罗丹明6g溶液涂于基底上，制备有机膜层；然后在有机膜层上制备电极，得到基于有机小分子染料的电存储器件。

上述技术方案中，含有罗丹明b或罗丹明6g的溶液中，罗丹明b的溶度为6～9mg/ml，罗丹明6g的溶度为3～5mg/ml，优选的，罗丹明b的溶度为8mg/ml，罗丹明6g的溶度为4mg/ml。

上述技术方案中，含有罗丹明b或罗丹明6g的溶液由罗丹明b、溶剂，或者罗丹明6g、溶剂组成，其中，溶剂为无水乙醇；采用旋涂法将有机小分子染料溶液涂于基底上，然后干燥制备有机膜层；采用蒸镀法在有机膜层上制备电极。

上述技术方案中，干燥为室温下干燥6～10h；旋涂的转速500～2000r/min，时间为5～20s，优选的，制备有机膜层的条件为在室温下干燥8h；旋涂条件为转速500～2000r/min，时间为5～25s，优选的，旋涂条件为500r/min旋涂5s，然后2000r/min旋涂20s；蒸镀条件为5×10^-4pa真空条件下，蒸镀速率为2å/s。

上述技术方案中，所述基底为ito玻璃；所述有机膜层的厚度为25～50nm；所述电极的厚度为100～150nm。

本发明的有机小分子易溶于无水乙醇，无需任何加工反应，制备成三明治结构的有机电存储器件，成功实现了有机电存储行为，其制备过程简单，器件环境及高温稳定性好；因此本发明还公开了上述有机小分子染料在制备电存储器件中的应用。

本发明进一步公开了上述有机小分子染料作为电存储器件存储材料的应用。

与现有技术相比，利用上述技术方案的本发明具有如下优点：

（1）本发明利用有机小分子染料材料作为有机活性层，制备了一系列三明治型的有机电存储器件，活性层材料及器件的制备方法简单、便捷，易于操作；

（2）本发明中的有机电存储器件成功实现了三进制的电存储行为；

（3）与传统的器件相比，本发明中的有机电存储器件无需任何反应合成且易得还表现出较好的环境及高温稳定性，对于有机电存储器件走向实用具有极大的意义。

附图说明

图1为实施例一有机电存储器件的结构示意图；

图2为实施例二罗丹明b有机电存储器件的三进制电存储行为及时间稳定性测试结果图；

图3为实施例一有机电存储器件罗丹明b原料和薄膜的红外光谱图；

图4为实施例二有机电存储器件的有机薄膜罗丹明b最适溶度的粗糙度(a)和有机薄膜厚度(b)afm图；

图5为实施例二罗丹明b有机电存储器件的截面sem图；

图6为实施例三罗丹明6g有机电存储器件的电存储行为及稳定性测试结果图；

图7为实施例三有机电存储器件的罗丹明6g原料和薄膜的红外光谱图；

图8为实施例四有机电存储器件的罗丹明6g有机薄膜最适溶度的粗糙度(c)和有机薄膜厚度(d)afm图；

图9为实施例四罗丹明6g有机电存储器件的截面sem图；

图10为罗丹明b或罗丹明6g分子的热失重测试图。

具体实施方式

本发明将罗丹明b或罗丹明6g加入无水乙醇配置溶液，然后旋涂于基底上，干燥得到有机膜层，在有机膜层上制备电极，得到三明治结构的有机电存储器件。成功实现了有机电存储行为，其制备过程简单，器件环境及高温稳定性好。

下文将结合附图和具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。除非另有说明，下列实施例中所使用的试剂、材料、仪器等均可通过商业手段获得，所涉及的测试方法也是本领域常规技术。

实施例一

电存储器件如图1所示，器件基本分为三层，自下而上依次由ito玻璃基底层、有机薄膜层和铝电极层组成，其制备方法，具体步骤如下：

1、在超声波清洗仪中，依次用去离子水、丙酮、无水乙醇清洗ito玻璃基底；

2、将8mg罗丹明b溶于1ml无水乙醇中制备成罗丹明b无水乙醇溶液；

3、于手套箱中通过旋涂法将罗丹明b无水乙醇溶液旋涂到ito玻璃基底上，形成厚度为47nm的有机薄膜层，然后置于手套箱中干燥8h；旋涂条件如下：低速（500r/min）5s，然后高速（2000r/min）20s；

4、将铝电极蒸镀在有机薄膜层上，直至铝电极厚度达到150nm，得到相应的有机电存储器件a；蒸镀条件如下：在5×10^-4pa真空条件下，蒸镀的速率为2å/s；最终得到基于有机小分子材料的有机电存储器件。

附图2为上述有机电存储器件电存储行为及稳定性测试，a罗丹明b的三进制worm型电存储行为；c为罗丹明b在-0.1v电压下的三个电学导态在读取的稳定性结果。

附图3为上述有机电存储器件罗丹明b薄膜和原料的红外吸收光谱图，表明制成薄膜后物质没有发生改变。

图4为上述有机电存储器件的有机薄膜罗丹明b最适溶度的粗糙度(a)和有机薄膜厚度(b)afm图。

图5为上述罗丹明b有机电存储器件的截面sem图。

实施例二

电存储器件的制备方法，具体步骤如下：

1、在超声波清洗仪中，依次用去离子水、丙酮、无水乙醇清洗ito玻璃基底；

2、将4mg罗丹明123加入1ml无水乙醇中制备成溶液后于手套箱中通过旋涂法旋涂到ito玻璃基底上，形成厚度为41nm的有机薄膜层，然后置于手套箱中干燥8h；旋涂条件如下：低速（500r/min）5s，然后高速（2000r/min）20s；

3、将铝电极蒸镀在有机薄膜层上，直至铝电极厚度达到150nm，得到相应的有机电存储器件a；蒸镀条件如下：在5×10^-4pa真空条件下，蒸镀的速率为2å/s；最终得到基于有机小分子材料的有机器件，经过常规测试，该器件在-0.1v电压下的三个电学导态在读取的稳定性差，不适用作三进制电存储器件。

实施例三

电存储器件的制备方法，具体步骤如下：

1、在超声波清洗仪中，依次用去离子水、丙酮、无水乙醇清洗ito玻璃基底；

2、将4mg罗丹明6g溶于1ml无水乙醇中制备成罗丹明6g无水乙醇溶液；

3、于手套箱中通过旋涂法将罗丹明6g无水乙醇溶液旋涂到ito玻璃基底上，形成厚度为26nm的有机薄膜层，然后置于手套箱中干燥8h；旋涂条件如下：低速（500r/min）5s，然后高速（2000r/min）20s；

4、将铝电极蒸镀在有机薄膜层上，直至铝电极厚度达到150nm，得到相应的有机电存储器件a；蒸镀条件如下：在5×10^-4pa真空条件下，蒸镀的速率为2å/s；最终得到基于有机小分子材料的有机电存储器件。

附图6为上述有机电存储器件电存储行为及稳定性测试，b罗丹明6g的三进制worm型电存储行为；d为罗丹明6g在-0.1v电压下的三个电学导态在读取的稳定性结果。

附图7为上述有机电存储器件罗丹明6g薄膜和原料的红外吸收光谱图，表明制成薄膜后物质没有发生改变。

图8为上述机电存储器件的有机薄膜罗丹明6g最适溶度的粗糙度(c)和有机薄膜厚度(d)afm图；

图9为上述罗丹明6g有机电存储器件的截面sem图。

图10为罗丹明b或罗丹明6g分子的热失重测试图，说明本发明的有机染料小分子具有良好的热性能。

综上所述，本发明利用基于有机小分子材料制备的三明治结构的电存储器件，成功实现了三进制worm型的电存储行为，器件制备简单成膜质量高且在制备薄膜前无需任何反应以及在高温条件下均表现出良好的稳定性，解决了目前有机电存储原料需反应得到和制膜复杂及高温稳定性差的问题。基于有机小分子材料制备的电存储器件具有极高的应用价值。