PEDOT-PSS基有機(jī)自旋電子材料與器件制備及結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、PEDOT:PSS材料在有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致顯示、超級(jí)電容器等電子器件中有廣泛的應(yīng)用。作為一種聚合物材料，PEDOT:PSS材料相對(duì)于無(wú)機(jī)固體材料有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，例如：自旋—軌道相互作用較弱因而具有長(zhǎng)的自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度、自身具有調(diào)節(jié)性因而晶格匹配問(wèn)題較小，具有較強(qiáng)的電子—晶格相互作用形成一些帶電自陷態(tài)，因此在新興的有機(jī)自旋電子學(xué)領(lǐng)域具有極大的潛力。此外，它還具有制備工藝簡(jiǎn)單、適用于大面積應(yīng)用、電學(xué)性質(zhì)可調(diào)節(jié)、可彎曲、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。這些特

2、點(diǎn)吸引了越來(lái)越多科研工作者的研究興趣。因此，制備PEDOT:PSS基有機(jī)自旋電子材料與器件，進(jìn)而探究其結(jié)構(gòu)、性能以及自旋極化載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于早日實(shí)現(xiàn)實(shí)用化商業(yè)化的新型自旋電子器件具有重要的理論和實(shí)踐意義。
　　 本論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 首先，利用旋涂法制備了PEDOT:PSS薄膜，研究了材料的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性及其隨生長(zhǎng)速度（轉(zhuǎn)速）和旋涂時(shí)間的關(guān)系，并研究了退火對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)，制備的所有樣品

3、都是非晶態(tài)。在2500r/min～3000r/min范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速對(duì)薄膜表面形貌影響不大，隨著旋涂時(shí)間增大，樣品的表面粗糙度降低。轉(zhuǎn)速為2500r/min，旋涂時(shí)間分別為30s的薄膜的均方根粗糙度為1.017nm，顯示薄膜非常平整，盧瑟福背散射測(cè)得厚度為97.6nm；120℃退火XRD分析PEDOT:PSS薄膜為非晶態(tài)，各向異性，透過(guò)率高，能帶寬度隨退火時(shí)間有一定變化。
　　 其次，制備了兩種PEDOT:PSS基有機(jī)磁電阻器件：I

4、TO/PEDOT:PSS/Alq3/LiF/Al與ITO/PEDOT:PSS/Alq3/Co/Al，并研究了其器件特性。首先對(duì)ITO薄膜以及Alq3的性質(zhì)進(jìn)行了研究，接著在兩種器件進(jìn)行了電流—電壓特性和電阻—溫度的研究，進(jìn)而在ITO/PEDOT:PSS/Alq3/Co/Al器件上，ITO與Al兩個(gè)電極之間加10μA的電流，低溫8K時(shí)，得出了器件的磁電阻率1.2％，并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 最后，制備了兩種PEDOT:PSS基

5、自旋閥器件：LSMO/PEDOT:PSS/Co/Al和Co/PEDOT:PSS/Co/Al。首先對(duì)濺射制備的LSMO薄膜的性質(zhì)進(jìn)行了研究。我們?cè)贚SMO/PEDOT:PSS/Co/Al的器件中，在8K低溫下觀察到了約91％的正常巨磁電阻效應(yīng)，利用Mott二流體模型對(duì)其成因進(jìn)行了簡(jiǎn)單解釋。而在Co/PEDOT:PSS/Co/Al三明治結(jié)構(gòu)的自旋閥中，由于兩層Co電極的矯頑力較大，我們的測(cè)試儀器磁場(chǎng)沒(méi)法滿足，故沒(méi)有測(cè)出我們?cè)瓉?lái)所設(shè)想形狀的磁