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光电学院博士研究生在Advanced Science发表研究论文
文:王东升 图:光电学院 来源:光电学院 时间:2023-03-16 11605

  近日,来自光电科学与工程学院的王东升/郑永豪课题组报道了通过有机-无机界面策略调控光敏感二维逻辑存储器件,并以《Controlling isomerization of photoswitches to modulate 2D logic-in-memory devices by organic-inorganic interfacial strategy》为题在《Advanced Science》期刊上发表论文。《Advanced Science》是Wiley出版社旗下顶级材料科学综合期刊,影响因子17.521。博士研究生段永丽和硕士研究生宋苗苗为该论文第一作者,电子科技大学王东升副教授、刘富才教授、陈龙泉教授和郑永豪教授为通讯作者,电子科技大学韦晨教授、邓旭教授、孙梵熙、许懿为共同作者。

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  该论文报道了通过在石墨烯晶体管器件表面引入具有不同碳链长度的DASAs制备了一系列二维逻辑存储器件,并通过对光照强度与时间进行编程实现了器件在多状态间的控制切换。光开关分子的往复异构化性质是光敏感材料与器件的核心运行机理。传统的光开关分子如偶氮苯、螺吡喃和二芳基乙烯,表现出紫外光引发的异构化反应,并存在光漂白的风险。给体-受体斯坦豪斯加合物(DASAs)作为一类新颖的光开关分子,主要由电子受体、电子给体和三烯π桥组成。DASAs表现出可见光/近红外光引发的linear-to-cyclic异构化与热引发的cyclic-to-linear异构化。然而,与传统光开关分子类似,DASAs由于分子间强烈的π-π堆积作用而在固体状态下表现出受限的异构化过程,这无疑限制了器件的光调制能力。

  王东升/郑永豪课题组通过在给体受体斯坦豪斯加合物(DASAs)中引入不同碳链长度(n=1, 5, 11, 17)的烷基链,改变DASAs在器件表面的自组装与分子间相互作用。研究发现,DASAs的四端引入烷基链会削弱DASAs的分子间聚集,进一步提高分子在薄膜中的运动性,有利于其异构化过程。然而,持续增长碳链并不能促进DASAs的光致异构化过程:随着碳链的延长,DASAs的成膜性有了明显提升,然而过长的碳链会引发表面结晶,并限制异构化过程的进行。

  该研究基于DASAs在石墨烯晶体管器件表面形成薄膜制备二维逻辑存储器件,并通过绿光与加热实现信息的记录与擦除。在光照过程中,器件表面机械性能发生规律性变化:在光照后器件表面的杨氏模量显著增大,而在加热后其杨氏模量下降,该过程具有往复性。作者同样猜测这可能是光开关分子无法在薄膜中达到100%异构化的关键原因。二维逻辑存储器件在光照的过程中表现出Id-Vg转移曲线的负向移动,并伴随电流逐渐增大,这意味着器件表面的导电性增加。器件电学性质的动力学变化与异构化动力学相符,在依次的光照/加热处理下表现出往复切换性质。未来的工作中,进一步通过优化DASAs在表面的分布以提高二维逻辑存储器件的性能指日可待。


编辑:林坤  / 审核:林坤  / 发布:陈伟

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