《物理学报》：分子包埋纳米粒子薄膜阻变特性研究进展（东北大学：李建昌、邵思佳）.pdf

物理报第66卷第1期2017年1月目次综述 017101分子包埋纳米粒子薄膜阻变特性研究进展李建昌邵思佳总论 010301弱测量对四个量子比特量子态的保护黄江 010501反馈控制棘轮的定向输运效率研究范黎明吕明涛黄仁忠高天附郑志刚 010701基于8Rb原子的大失谐光晶格的设计与操控魏春华颜树华杨俊王国超贾爱爱罗玉昆胡青青 010702光学微操纵过程的轴平面显微成像技术安莎彭彤周兴韩国霞黄张翔于湘华蔡亚楠姚保利张鹏 010703基于前冲康普顿电子高能伽马能谱测量系统设计贾清刚张天奎许海波核物理学 012801抽样法与灵敏度法km不确定度量化… 胡泽华叶涛刘雄国王佳 012901脉冲激光四象限探测器测角不确定性统计分布张伟张合陈勇张祥金徐孝彬电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学 014201基于行扫描测量的运动目标压缩成像∵·王盼盼姚旭日刘雪峰俞文凯邱棚翟光杰 014202动态光子晶体中V型三能级原子的自发辐射邢容谢双媛许静平羊亚平 014203晶格振动的超快光谱调控王建立郭亮徐先凡倪中华陈云飞 014204宽绝对禁带的一维磁性光子晶体结构陈敏万婷王征罗朝明刘靖 014205环形光子晶体光纤中涡旋光的传输特性研究张羚翔魏薇张志明廖文英杨振国范万德李乙钢 014206基于色散效应的光纤光栅高速高精度解调方法研究李政颖周磊孙文丰李子墨王加琪郭会勇王洪海 014301海面随机起伏对噪声场空间特性的影响规律∴∵周建波朴胜春刘亚琴祝捍皓 014302非球形效应对强声场中次 Bjerknes力的影响……………………马艳林书玉徐洁唐一璠 014303阵元随机均匀分布球面阵列联合噪声源定位方法∵·张揽月丁丹丹杨德森时胜国朱中锐 014304复杂噪声场下对角减载技术的原理及应用夏麾军马远良刘亚雄 014305基于声散射的水下气泡群空间关联性研究范雨喆李海森徐超陈宝伟杜伟东

物理学报第 66 卷第 1 期 2017 年 1 月目次综述 017101 分子包埋纳米粒子薄膜阻变特性研究进展 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 李建昌邵思佳总论 010301 弱测量对四个量子比特量子态的保护 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 黄江 010501 反馈控制棘轮的定向输运效率研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · 范黎明吕明涛黄仁忠高天附郑志刚 010701 基于87Rb原子的大失谐光晶格的设计与操控 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 魏春华颜树华杨俊王国超贾爱爱罗玉昆胡青青 010702 光学微操纵过程的轴平面显微成像技术 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 安莎彭彤周兴韩国霞黄张翔于湘华蔡亚楠姚保利张鹏 010703 基于前冲康普顿电子高能伽马能谱测量系统设计 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 贾清刚张天奎许海波核物理学 012801 抽样法与灵敏度法keff不确定度量化 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 胡泽华叶涛刘雄国王佳 012901 脉冲激光四象限探测器测角不确定性统计分布 · · · · · · · · · · · 张伟张合陈勇张祥金徐孝彬电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学 014201 基于行扫描测量的运动目标压缩成像 · · · 王盼盼姚旭日刘雪峰俞文凯邱棚翟光杰 014202 动态光子晶体中V型三能级原子的自发辐射 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 邢容谢双媛许静平羊亚平 014203 晶格振动的超快光谱调控 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 王建立郭亮徐先凡倪中华陈云飞 014204 宽绝对禁带的一维磁性光子晶体结构 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 陈敏万婷王征罗朝明刘靖 014205 环形光子晶体光纤中涡旋光的传输特性研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 张羚翔魏薇张志明廖文英杨振国范万德李乙钢 014206 基于色散效应的光纤光栅高速高精度解调方法研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 李政颖周磊孙文丰李子墨王加琪郭会勇王洪海 014301 海面随机起伏对噪声场空间特性的影响规律 · · · · · · · · · · · · · · · · · 周建波朴胜春刘亚琴祝捍皓 014302 非球形效应对强声场中次Bjerknes力的影响 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 马艳林书玉徐洁唐一璠 014303 阵元随机均匀分布球面阵列联合噪声源定位方法 · · · 张揽月丁丹丹杨德森时胜国朱中锐 014304 复杂噪声场下对角减载技术的原理及应用 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 夏麾军马远良刘亚雄 014305 基于声散射的水下气泡群空间关联性研究 · · · · · · · · · · · 范雨喆李海森徐超陈宝伟杜伟东

014306考虑噪声源深度分布的海洋环境噪声模型及地声参数反演∵江鹏飞林建恒孙军平衣雪娟 014307一种基于二维 Helmholtz腔阵列的低频宽带隔声结构实验研究高东宝刘选俊田章福周泽民曾新吾韩开锋 014501圆锥料仓内颗粒周期性脉动特征研究王会贾富国韩燕龙张亚雄曹斌 014701外延石墨烯电导率和费米速度随温度变化规律研究杜一帅康维郑瑞伦 014702直流电场下水中石墨烯定向行为研究董若宇曹鹏曹桂兴胡帼杰曹炳阳 014703三维边界层内定常横流涡的感受性研究沈露予陆昌根 014704中空液滴碰撞水平壁面数值分析郑志伟李大树仇性启崔运静凝聚物质:结构、力学和热学性质 016101冷速对液态金属Mg凝固过程中微观结构演变的影响吴博强刘海蓉刘让苏莫云飞田泽安梁永超关绍康黄昌雄 016102考虑底充胶固化过程的InSb面阵探测器结构分析模型张晓玲司乐飞孟庆端吕衍秋司俊杰 016103Al和O间隙原子对a-Al2O3热力学性质影响的第一性原理计算黄鳌卢志鹏周梦周晓云陶应奇孙鵬张俊涛张廷波 o16801周期数N不同的(Ceo.sSmO2-5)/YSZ)N超晶格薄膜的阻抗性质贾晓静苏海莹刘华艳许彦彬康振峰丁铁柱凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质 017201铷原子气体自旋噪声谱测量的信噪比分析史平马健钱轩姬扬李伟 017301“θ”型谐振腔结构的光学透射特性王维高社生孟阳 017302电荷生成层中引入超薄金属Ag层对串联有机发光二极管性能的提升陶洪高栋雨刘佰全王磊邹建华徐苗彭俊彪 017501Al掺杂6H-SiC的磁性研究与理论计算黄毅华江东亮张辉陈忠明黄政仁 017502过量B的Ta/ CoFeB/MgO薄膜垂直各向异性和温度稳定性的增强常远思李刚张颖蔡建旺物理学交叉学科及有关科学技术领域 018201两嵌段高分子链在周期管道内扩散的 Monte carlo模拟王超陈英才周艳丽罗孟波 018401湿度环境下钙钛矿太阳能电池薄膜微结构演化的同步辐射原位实时研究杨迎广志冯尚蕾李萌季庚午宋飞文闻高兴宇 018501频率对半导体器件热击穿影响的理论模型张存波闫涛杨志强任伟涛朱占平 018701双能X射线光栅相衬成像的研究荣锋谢艳娜邰雪凤耿磊地球物理学、天文学和天体物理学 019401双频双波束加热电离层激发甚低频/极低频辐射理论分析巨涛李清亮王建国郝书吉潘威炎

014306 考虑噪声源深度分布的海洋环境噪声模型及地声参数反演 · · · 江鹏飞林建恒孙军平衣雪娟 014307 一种基于二维Helmholtz腔阵列的低频宽带隔声结构实验研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 高东宝刘选俊田章福周泽民曾新吾韩开锋 014501 圆锥料仓内颗粒周期性脉动特征研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 王会贾富国韩燕龙张亚雄曹斌 014701 外延石墨烯电导率和费米速度随温度变化规律研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 杜一帅康维郑瑞伦 014702 直流电场下水中石墨烯定向行为研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · 董若宇曹鹏曹桂兴胡帼杰曹炳阳 014703 三维边界层内定常横流涡的感受性研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 沈露予陆昌根 014704 中空液滴碰撞水平壁面数值分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 郑志伟李大树仇性启崔运静凝聚物质：结构、力学和热学性质 016101 冷速对液态金属Mg凝固过程中微观结构演变的影响 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 吴博强刘海蓉刘让苏莫云飞田泽安梁永超关绍康黄昌雄 016102 考虑底充胶固化过程的InSb面阵探测器结构分析模型 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 张晓玲司乐飞孟庆端吕衍秋司俊杰 016103 Al和O间隙原子对α-Al2O3热力学性质影响的第一性原理计算 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 黄鳌卢志鹏周梦周晓云陶应奇孙鹏张俊涛张廷波 016801 周期数N 不同的(Ce0.8SmO2−δ)/YSZ)N 超晶格薄膜的阻抗性质 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 贾晓静苏海莹刘华艳许彦彬康振峰丁铁柱凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质 017201 铷原子气体自旋噪声谱测量的信噪比分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 史平马健钱轩姬扬李伟 017301 “θ”型谐振腔结构的光学透射特性 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 王维高社生孟阳 017302 电荷生成层中引入超薄金属Ag层对串联有机发光二极管性能的提升 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 陶洪高栋雨刘佰全王磊邹建华徐苗彭俊彪 017501 Al掺杂6H-SiC的磁性研究与理论计算 · · · · · · · · · · · · · · · 黄毅华江东亮张辉陈忠明黄政仁 017502 过量 B 的 Ta/CoFeB/MgO 薄膜垂直各向异性和温度稳定性的增强 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 常远思李刚张颖蔡建旺物理学交叉学科及有关科学技术领域 018201 两嵌段高分子链在周期管道内扩散的Monte Carlo模拟 · · · · · · · 王超陈英才周艳丽罗孟波 018401 湿度环境下钙钛矿太阳能电池薄膜微结构演化的同步辐射原位实时研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 杨迎国阴广志冯尚蕾李萌季庚午宋飞文闻高兴宇 018501 频率对半导体器件热击穿影响的理论模型 · · · · · · · · · · · 张存波闫涛杨志强任伟涛朱占平 018701 双能X射线光栅相衬成像的研究 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 荣锋谢艳娜邰雪凤耿磊地球物理学、天文学和天体物理学 019401 双频双波束加热电离层激发甚低频/极低频辐射理论分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 杨巨涛李清亮王建国郝书吉潘威炎

物理学报 Acta Phys.Sin.Vol.66,No.1(2017)017101 综述分子包埋纳米粒子薄膜阻变特性研究进展李建昌↑邵思佳 (东北大学真空与流体工程技术研究中心,沈阳109 (2016年8月28日收到;2016年10月15日收到修改稿) 有机分子包埋纳米粒子阻变薄膜是信息存储领域的研究热点之一,本文从器件电极、介质层结构、纳米粒子种类、阻变机理和柔性弯折等方面,综述了其近年来的研究进展.电极/分子及分子/纳米粒子界面性质对器件阻变特性影响较大,但影响规律及界面调控机理仍待探究;分子结构与纳米粒子的种类、尺度及分布可改变膜内界面性质进而影响阻变特性;器件阻变机理主要包括导电细丝、电荷俘获与释放和电荷转移三种,其中导电细丝又分金属、氧空位和碳细丝.分子包埋纳米粒子薄膜阻变硏究现多停留在小规模和静态器件方面,下步应从连续卷绕制备、纳米粒子分布精确控制和耐弯扭特性等方面深入研究,为实现大面积、低成本、高柔性阻变存储器奠定基础关键词:阻变存储,有机薄膜,有机/无机界面,柔性电子 PACs:71.30.+h,73.50.-h,73.61.Ph,78.30.Jw DOI:10.7498/aps.66.017101 10-7Tr下蒸发Al到PVK+TiO2NPs薄膜表面 1引言发现Al原子的扩散形成导电细丝.有些电极沉有机阻变薄膜及其器件具有可分子裁剪、耐积过程中会发生氧化,Cho等回通过改变O2等离弯折和尺度小等优点满足柔性阻变存储器的高子处理时间,将PI+PCBM薄膜的Al上下电极做柔韧度、均一阻变性和环境友好等要求.19世纪不同程度氧化,Al2O3阻隔层厚度的增加使器件开 60年代,英叫、法凹、美在导电有机薄膜方面有关比增加.分子结构是影响薄膜阻变特性的因素之先导性研究, Simmons和 Verderber在10-6Tor 如共轭P3HT的载流子迁移率高于8HQ分子下蒸发制备一氧化硅薄膜,A1和A分别作上下电其包埋ANPs器件的关电流l较8HQ包埋器件极,观测到在“电形成( formin)”过程后的记忆效高,反而导致开关比降低应,认为是部分金原子注入SO层并在其中形成杂改变NPs材料、分布和浓度也会影响器件的开质能级所致,据此构建了SⅤ模型关性和阻变机理.例如,Al/PVK/Au/PVK/A 纯有机阻变薄膜的开关比和耐受性与无机薄比A/PVK/Ag/PVK/A器件开关比高一倍,原膜相比存在明显差距,而有机/无机杂化体系如分因是NPs功函数及其与PVK间的界面效应不同所子包埋纳米粒子(NPs)阻变薄膜,融合了有机与无致.Scot等t研究了Al/Alq3/A/Alq/Al器件机各自的优点,通过控制配比和分布,可提高功能发现中间A层薄于10m时以不连续的NPs形态薄膜物化特性,如开关比和存储密度等.制备有机存在,在分子层内产生杂质和陷阱能级,进而因阻变器件时,金属上电极多为蒸发沉积,可因金属电荷俘获及空间电场效应而出现阻变现象.将原子的热扩散效应形成贯穿薄膜的导电细丝,如在PVK和TiO2NPs混合旋涂于ITO基底,150:1比 t通信作者.E-mail:jci@mail.neu.edu.cn ◎2017中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulicb.iphy.ac.cn 017101-1

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 66, No. 1 (2017) 017101 综述分子包埋纳米粒子薄膜阻变特性研究进展李建昌† 邵思佳 (东北大学真空与流体工程技术研究中心, 沈阳 110819) ( 2016 年 8 月 28 日收到; 2016 年 10 月 15 日收到修改稿 ) 有机分子包埋纳米粒子阻变薄膜是信息存储领域的研究热点之一, 本文从器件电极、介质层结构、纳米粒子种类、阻变机理和柔性弯折等方面, 综述了其近年来的研究进展. 电极/分子及分子/纳米粒子界面性质对器件阻变特性影响较大, 但影响规律及界面调控机理仍待探究; 分子结构与纳米粒子的种类、尺度及分布可改变膜内界面性质进而影响阻变特性; 器件阻变机理主要包括导电细丝、电荷俘获与释放和电荷转移三种, 其中导电细丝又分金属、氧空位和碳细丝. 分子包埋纳米粒子薄膜阻变研究现多停留在小规模和静态器件方面, 下一步应从连续卷绕制备、纳米粒子分布精确控制和耐弯扭特性等方面深入研究, 为实现大面积、低成本、高柔性阻变存储器奠定基础. 关键词: 阻变存储, 有机薄膜, 有机/无机界面, 柔性电子 PACS: 71.30.+h, 73.50.–h, 73.61.Ph, 78.30.Jw DOI: 10.7498/aps.66.017101 1 引言有机阻变薄膜及其器件具有可分子裁剪、耐弯折和尺度小等优点, 满足柔性阻变存储器的高柔韧度、均一阻变性和环境友好等要求. 19世纪 60年代, 英[1]、法[2]、美[3] 在导电有机薄膜方面有先导性研究, Simmons和Verderber[4] 在10−6 Torr 下蒸发制备一氧化硅薄膜, Au和Al分别作上下电极, 观测到在“电形成(forming)”过程后的记忆效应, 认为是部分金原子注入SiO层并在其中形成杂质能级所致, 据此构建了SV模型. 纯有机阻变薄膜的开关比和耐受性与无机薄膜相比存在明显差距, 而有机/无机杂化体系如分子包埋纳米粒子(NPs)阻变薄膜, 融合了有机与无机各自的优点, 通过控制配比和分布, 可提高功能薄膜物化特性, 如开关比和存储密度等. 制备有机阻变器件时, 金属上电极多为蒸发沉积, 可因金属原子的热扩散效应形成贯穿薄膜的导电细丝, 如在 10−7 Torr下蒸发Al到PVK+TiO2 NPs薄膜表面, 发现Al原子的扩散形成导电细丝 [5] . 有些电极沉积过程中会发生氧化, Cho 等[6] 通过改变O2 等离子处理时间, 将PI+PCBM薄膜的Al上下电极做不同程度氧化, Al2O3 阻隔层厚度的增加使器件开关比增加. 分子结构是影响薄膜阻变特性的因素之一, 如共轭P3HT的载流子迁移率高于8HQ分子, 其包埋Au NPs器件的关电流Ioff 较8HQ包埋器件高, 反而导致开关比降低[7] . 改变NPs材料、分布和浓度也会影响器件的开关性和阻变机理. 例如, Al/PVK/Au/PVK/Al [8] 比Al/PVK/Ag/PVK/Al [9] 器件开关比高一倍, 原因是NPs功函数及其与PVK间的界面效应不同所致. Scott等 [10] 研究了Al/Alq3/Al/Alq3/Al器件, 发现中间Al层薄于10 nm时以不连续的NPs形态存在, 在分子层内产生杂质和陷阱能级, 进而因电荷俘获及空间电场效应而出现阻变现象. 将 PVK和TiO2NPs混合旋涂于ITO基底, 150 : 1比 † 通信作者. E-mail: jcli@mail.neu.edu.cn © 2017 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 017101-1