基于Au@PPy核殼結(jié)構(gòu)納米粒子自組裝陣列的可程序化負(fù)微分電阻效應(yīng)研究

韓布興

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，北京 100190

(a) Au@PPy器件制備過(guò)程圖；(b) Au@PPy組裝器件圖；(c) 13 nm Au@(2、3、4、5 nm) PPy器件的歸一化后的電流-電壓(I-V)圖。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，亟需探索新型器件來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)前及未來(lái)人們的需求1,2。在電子器件中非常重要的物理現(xiàn)象之一—負(fù)微分電阻效應(yīng)，其在邏輯門(mén)3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換4、高頻率振蕩5、記憶存儲(chǔ)和快速轉(zhuǎn)換6等領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用前景。負(fù)微分電阻效應(yīng)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在金屬-氧化物-半導(dǎo)體器件或者半導(dǎo)體器件中。目前，一些科研工作者在基于導(dǎo)電聚合物與金屬納米粒子復(fù)合器件中也發(fā)現(xiàn)了負(fù)微分電阻效應(yīng)現(xiàn)象，但是該現(xiàn)象的出現(xiàn)往往同時(shí)伴隨著其他的物理現(xiàn)象，這嚴(yán)重制約了負(fù)微分電阻效應(yīng)在復(fù)合器件中的應(yīng)用進(jìn)程7。其主要原因是無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控金屬納米粒子在導(dǎo)電聚合物中的分布，尤其是對(duì)金屬納米粒子間距的精確調(diào)控。近日，蘇州大學(xué)江林教授、遲力峰教授與新加坡南洋理工大學(xué)陳曉東教授合作報(bào)道了通過(guò)精準(zhǔn)可控的噴墨打印技術(shù)和自組裝技術(shù)直接在兩電極之間構(gòu)筑金納米粒子與聚吡咯(Au@PPy)核殼結(jié)構(gòu)納米粒子器件的方法。同時(shí)，通過(guò)調(diào)控金納米粒子的尺寸或殼層PPy的厚度可實(shí)現(xiàn)金納米粒子在器件中的陣列化及粒子間距的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了可程序化的負(fù)微分電阻效應(yīng)。通過(guò)理論模擬揭示了負(fù)微分電阻效應(yīng)機(jī)理。此外，構(gòu)筑的Au@PPy核殼結(jié)構(gòu)納米粒子組裝結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于讀-寫(xiě)-擦除可重復(fù)的記憶存儲(chǔ)器件制備。

基于簡(jiǎn)便的墨水打印技術(shù)和自組裝技術(shù)的構(gòu)筑方法，可大批量制備的Au@PPy核殼納米粒子組裝器件的成功率在80%以上，為納米復(fù)合材料器件的制備提供了有效的技術(shù)途徑，對(duì)新型器件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

相關(guān)研究成果近期已在Advanced Materials上在線(xiàn)發(fā)表(doi: 10.1002/adma.201802731)8。