电致电阻效应研究进展

合集下载

电致变色材料的研究进展

电致变⾊材料的研究进展电致变⾊材料的研究进展The Research Progress on ElectromicMaterial摘要电致变⾊材料的变⾊机理对电致变⾊材料的制备、理化性质有很⼤的影响。

本⽂采⽤阅读⼤量⽂献并对⽂献进⾏分析总结的⽅法，针对电致变⾊材料的变⾊机理进⾏概括总结，并且针对有机电致变⾊材料、⽆机电致变⾊材料，结合每种电致变⾊材料制备⽅法等进⾏研究综述，得到了如下结果:⽬前变⾊机理共分为六类，其中双重注⼊/抽出模型是公认的电致变⾊模型之⼀。

针对典型的⽆机电致变⾊材料和有机电致变⾊材料进⾏制备⽅法和变⾊机理进⾏总结归纳，并进⾏对⽐分析。

并且针对WO3 薄膜提出了提⾼薄膜变⾊效率，延长薄膜寿命，缩短薄膜变⾊响应时间等改进建议。

关键词：电致变⾊；变⾊机理；制备⽅法；性质分析⽬录摘要 ................................................................................................................................. I 1 绪论 .. (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究⽬的及意义 (1)1.3 电致变⾊材料概述 (1)1.3.1 电致变⾊现象 (1)1.3.2 电致变⾊材料的发展 (1)1.4 研究现状 (2)1.4.1 国内研究现状 (2)1.4.2 国外研究现状 (4)1.5 研究内容 (6)2 电致变⾊机理 (7)2.1 ⾊⼼模型 (7)2.2 双重注⼊/抽出模型 (7)2.3 极化⼦模型 (9)2.4 电化学反应模型 (9)2.5 能级模型 (10)2.6 配位场模型 (10)2.7 本章⼩结 (11)3 ⽆机电致变⾊材料 (12)3.1 阴极电致变⾊材料 (12)3.1.1 WO3 (12)3.1.2 MoO3 (14)3.1.3 TiO2 (15)3.2 阳极电致变⾊材料 (15)3.2.1 NiO (15)3.2.2 V2O5 (16)3.2.3普鲁⼠蓝 (16)3.3 本章⼩结 (16)4 有机电致变⾊材料 (18)4.1 有机⾼分⼦电致变⾊材料 (18)4.1.1 聚吡咯类 (18)4.1.2 聚噻吩类 (19)4.1.3 聚苯胺类 (19)4.2 有机⼩分⼦电致变⾊材料 (20)4.2.1 紫罗精 (20)4.2.2 ⾦属酞青化合物 (21)4.3 本章⼩结 (22)5 电致变⾊材料的应⽤及改进⽅案 (23)5.1 电致变⾊材料的的应⽤ (23)5.1.1 电⾊储存器件 (23)5.1.2 电致变⾊显⽰器件(ECD) (24)5.1.3 电⼦束印刷技术及传感器 (24)5.1.4 其他应⽤ (24)5.2 电致变⾊材料的改进⽅案 (25)结论 (26)参考⽂献 (27)1 绪论1.1 研究背景20世纪70年代，信息、材料和能源被⼈们称作当代⽂明的三⼤⽀柱。

OLEDs磁效应的理论研究进展

OLEDs磁效应的理论研究进展姜文龙;吕继峰;高永慧;由中奇;孙继芳;路莹;侯雪怡;王双;贾萍【摘要】文章讨论了OLEDs磁效应的研究进展,总结归纳了OLEDs磁效应的理论模型,分析了这些模型的理论意义.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】4页(P18-21)【关键词】OLEDs;磁效应;研究进展【作者】姜文龙;吕继峰;高永慧;由中奇;孙继芳;路莹;侯雪怡;王双;贾萍【作者单位】吉林师范大学信息技术学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TN3831 OLEDs磁效应的发展现状有机自旋电子学(Organic Spintronics)是自旋电子学与有机半导体相结合的交叉学科[1]．微电子学是二十世纪最重要的新兴学科之一，其主要研究内容是载流子的输运特性．传统的微电子学不会考虑电子的自旋，它的输运受电场控制．随着纳米技术的发展，半导体的组件已经逐渐减小到纳米级，许多宏观特性将会丧失，这时就需要考虑到电子的自旋．自旋电子学主要通过研究电子的自旋极化、自旋相关散射、自旋弛豫及相关的性质应用等来研究电子的行为变化．最近，受电子自旋效应的影响，有机电致发光器件中的磁效应引起了人们的广泛关注．有机电致发光器件中的磁效应是指在不含任何磁性功能层的OLED中，其电流或发光在外加磁场作用下发生改变．器件的电致发光随磁场的变化，称为磁电致发光效应(magneto-electroluminescene，MEL)；器件的电流随磁场的变化，称为磁电导效应(magneto-conductance，MC)，亦称为有机磁电阻效应(organic magnetoresistance，OMR)．由于薄膜器件的磁效应灵敏度较高,室温条件下它的绝对值也比较大,因此研究薄膜器件的磁效应具有重要的科学意义和实用价值[1]．薄膜器件磁效应的研究始于20世纪70年代．1968年，R.E Merrifield等人[2-3]研究了磁场对有机晶体光致发光的影响，为了解释实验现象，提出了基于三线态激子行为的理论模型，但由于当时发现的磁效应比较弱，而且需要较强的磁场来驱动，所以没有引起人们的重视．随后，Frankevic等人[4]发现蒽等材料的光电导率随磁场的变化而变化．2003年，Kalinowski等人[5]在结构为ITO/TPD:PC/Alq3/Ca/Al的器件中发现，磁电致发光达到5%，磁电导达到3%，从而引起了科研人员的广泛兴趣．2004年，Kalinowski等人[6]制备了基于磷光铱配合物(Ir(ppy)3)和铂配合物(PtOEP)的磷光掺杂器件，当磁场为500 mT时，器件的磷光效率分别增加了6%和2%，他们认为磁场调节超精细耦合作用，使磷光效率增强．2006年，Odaka等人[7]制备了结构为ITO/α-NPD/LiF/Alq3/LiF/Al的器件，发现在室温下，当外加磁场为500Oe时，电致发光(EL)的变化率最大有8%的增加，且达到饱和．2007年，Hu等人[8]在MEHPPV薄膜中掺杂CoFe纳米粒子制备的ITO/MEHPPV:CoFe/Al的器件中发现，当掺杂浓度为0.1%时，磁场使器件的发光量子效率提高了5%．2008年，Wohlgenannt等人[9]制备了结构为PEDOT/Alq3/Ca的器件，发现室温下电致发光磁场效应的绝对值达到了56%，已经突破了激子模型的理论值，且磁电导在室温下也达到27%．2009年，Xin等人[10]发现,MEL随偏压的增加,在7 V左右将出现由正到负的转变；他们认为MEL的产生同样来自于磁场对二次载流子自旋相干性的干涉作用．2010年，张勇等人[11]制备了结构为ITO/CuPc/NPB/Alq3/LiF/Al的器件，并在不同温度下测试了恒流偏置下电致发光随磁场的变化，结果发现器件的电致发光分为瞬时荧光和延迟荧光，两者均受到磁场的影响，但与磁场的关系不同．同年，阚敏等人[12]在结构为ITO/NPB/Alq3:DCM/Alq3/LiF/Al的器件中发现，它发光随磁场的增加迅速增加，50 mT时达到最大，之后随磁场的增加逐渐减弱，且掺杂浓度越高、外加偏压越大，高场减弱越明显．当前，虽然各个国家的科研人员对有机电致发光器件的磁场效应开展了积极的研究工作，也取得了一定的进展，但是仍处于研究的初级阶段，许多问题亟待解决．从实验现象的内容来看，磁场效应的表现形式呈现多元化，例如，磁场效应可分为低场部分和高场部分[12]，有机磁电阻可正可负[13]，磁电致发光可正可负[10]等；从研究机理的角度来看，有激子—电荷反应模型[14]、双极化子模型[15]、二次载流子模型[16]、超精细耦合作用模型[5]、三线态—三线态激子相互淬灭模型[2]等，这些模型多少能解释部分的实验现象，对于大部分的实验现象还没有合理的说明，只是一些推测．因此，还需要投入更多的科研力量来探索规律和建立理论模型，从而完善有机半导体的理论体制，推动有机自旋电子学的发展．2 OLEDs磁效应的理论模型2.1 电子—空穴对模型在有机电致发光器件中，从阴极注入的电子和阳极注入的空穴在电场的作用下相互靠近，电子和空穴分别与周围的晶格相互作用而形成极化子．当它们之间的距离减小到一定程度时，因为库仑相互作用，极化子之间将形成极化子对．极化子对包括单线态极化子对(PP)1和三线态极化子对(PP)3．在基态时，按照Pauli原理，每个轨道最多只能存在两个电子，并且它们是自旋反相的；在激发态时，两个电子位于两个不同的轨道，如果两个电子自旋反相，那么称其处于单线态，自旋量子数之和为0(2S+1→1)；当两个电子自旋同相时，分子处于三线态，此时的自旋量子数之和为3(2S+1→3)．当极化子对中电子与空穴之间距离发生进一步减小时，就形成了处于激发态的激子．单线态激子可发生非辐射衰减，也可通过辐射衰减发射荧光，三线态激子不可发射光子．超精细耦合作用使单线态激子和三线态激子通过系间窜越(intersystem crossing，ISC)相互转化，而转化方向取决于单线态极化子对和三线态极化子对分别演化成激子的相对速率．通常，有机半导体器件中ISC的转化速率远大于极化子对形化成激子的速率[17]．外加磁场对单线态激子无影响，但会使三线态激子发生塞曼分裂，形成和解除了和与(PP)1间的简并，此时超精细耦合作用减弱[18]，抑制了单线态激子到三线态激子的转化，改变了器件中单线态和三线态的数量．由于激子中电子和空穴的距离较近，交换能量较强，单线态激子和三线态激子的能级间隔较大，即使施加较大的磁场，也不能使单线态激子和三线态激子的能级发生重叠，所以超精细耦合作用使单线态激子转化成三线态激子的过程非常艰难，通常认为在一般磁场作用下，激子间的ISC与磁场无关[19]．三线态激子之间除了系间窜越之外，还存在着相互淬灭作用(triplet-triplet annihilation)．当两个三线态激子相互作用后，通常变为激发态的单线态激子和基态的单线态激子，在这种三线态间的相互淬灭作用中会产生荧光．Wittmer等人[20]认为磁场对这一过程的影响比较微弱．2.2 激子—电荷反应模型在荧光器件中，发光主要来自单线态激子的辐射退激过程，所以它的磁效应与单线态激子的浓度有关．Desai等人[21]认为，三线态激子是引起OLEDs磁效应的关键因素．虽然荧光器件中三线态激子的辐射退激过程是自旋禁阻的，但由于三线态的激子寿命和扩散距离远大于单线态激子，所以参与激子—电荷反应模型主要是三线态激子．三线态激子还会和自由载流子发生反应[3]，形成一个短暂的激子—电荷结合态．结合态可能分解，造成自由载流子和激子的散射；也可能反应，使三线态激子分解为自由载流子．外加磁场能够抑制结合态的反应速率[16]，也能抑制结合态的产生[3,20]，从而引起磁效应．Hu等人[16]认为当注入的电子和空穴数量严重不平衡时，器件中会存在大量剩余载流子，这时自由电荷和三线态激子的反应占主导地位．激子—电荷发生反应的结果就是三线态激子解离为自由电荷，而外加磁场会抑制这个反应的过程．2.3 双极化子模型Xiong等人[11]认为在有机材料中，电子和空穴都能够引起材料的介电极化．介电极化可看作是束缚载流子的陷阱，我们将这种处于束缚态的载流子当作准粒子，称为极化子；而同种极化子形成的准粒子称为双极化子，如电子—电子双极化子或空穴—空穴双极化子．通常，有机半导体材料中存在大量的电荷陷阱，而这些电荷陷阱可以辅助极化子克服相互间的库仑排斥，对于双极化子的形成是有好处的．双极化子模型建立在双极化子形成过程的基础之上．通常，我们认为单极化子的迁移率远高于双极化子．因为迁移率是指载流子在电场作用下运动速度的快慢，运动得愈快，迁移率愈大，而迁移率大，对电流的贡献也增加．外加磁场影响单极化子和双极化子的相互转化，进而产生了一系列的磁效应．目前，双极化子模型仍然存在一些细节有待进一步完善，像是双极化子的形成机制是借助于共同的分子形变还是借助于深能级电荷陷阱等．进一步研究极化子和双极化子的性质，会大大拓展人们对有机半导体材料中载流子输运性质的认识，也有利于正确解释OLEDs磁效应的产生机制．2.4 二次载流子模型Hu等人[16]在实验中发现，OLEDs中电子和空穴的注入由平衡态转为非平衡态时，MEL由正值转变为负值．他们认为在载流子非平衡态注入下，器件内三线态激子和载流子之间相互作用会产生大量二次载流子，二次载流子在库仑作用下进行自旋重组．外加磁场影响二次载流子和空穴的自旋相干性，促进单线态激子向三线态激子的转化．但磁场如何影响载流子的自旋相干性，还需进一步研究．2.5 自旋—轨道耦合作用电子在电场中运动时必然会受到电场的作用．若把电子看成静止的，就会发现电场是运动的，而运动的电场会产生磁场，这时磁场其中E为电场强度，v为电子的运动速度．这个磁场对电子的自旋的作用称为自旋—轨道耦合作用(Spin-Orbit Coupling)，它是研究半导体自旋电子学中至关重要的相互作用之一．所谓的Rashba自旋—轨道耦合是其重要形式的一种，其哈密顿量为(1)表达式中的p是电子的动量，z是电场方向的单位矢量，kso是参数，它和原子序数的4次幂成正比．由于有机材料主要由C、H等轻元素构成，所以它的自旋轨道耦合作用较弱，这是自旋电子学中区别有机半导体和无机半导体的重要特征之一．但当有机材料中掺杂重金属原子时，就会增强自旋—轨道耦合作用．Mermer 等人[22]对含铂的聚合物与不含铂的聚合物测试时，发现两者的OMR效应非常接近，他们认为自旋—轨道耦合作用对OMR效应的影响十分微弱．Rolfe等人[23]也认为自旋—轨道耦合作用对单线态激子和三线态激子的比率没有影响，对OMR 效应几乎无影响．2.6 超精细耦合作用原子核有一定的大小，不可看作质点，其自身电荷有一个电四极矩的分布，还有磁矩和自旋角动量，而这些量都会对电子的运动造成影响，使电子光谱发生分裂．由于分裂的程度小于精细结构，故称为超精细耦合作用，其表达式为Hhyperfine=α∑si·Ii(2)α是相互作用强度，si是电子自旋，Ii是核自旋角动量．原子核受到超精细耦合作用后，它的能级位置发生微小移动，简并部分或全部消除，形成超精细结构．一般来说，超精细耦合作用引起的能级分裂，比原子的精细结构要小三个数量级．虽然超精细相互作用很弱，但它可反映出原子核周围环境的变化．超精细耦合作用是OMR效应的主要原理之一，它的磁场量级大约在50 mT左右，而有很多实验表明当外加磁场B超过50 mT时OMR效应在一定程度上饱和．2.7 塞曼效应1896年，荷兰物理学家塞曼发现，把光源放在足够强的磁场中，原来的一条光谱线可以分裂为几条偏振的谱线，分裂的条数也随能级的不同而不同，这一现象的发现使塞曼获得了1902年的诺贝尔物理奖．不同自旋取向的载流子在磁场下能量发生劈裂，称为塞曼效应，其表达式为(3)g为朗德因子，μB为玻尔磁子，μB=5.796×10-5 V/T，s为电子自旋．载流子在传输或碰撞的过程中，自旋简并消除的载流子的行为是不同的，它会改变器件的性能而产生磁效应．由于根据得到有关能级的数据，可计算原子总角动量量子数和朗德因子g的数值,因此至今它仍然是研究能级结构的重要方法之一，它也是继法拉第效应和克尔效应之后又一项反映光的电磁特性的效应．由于进一步涉及了光的辐射机理，因此人们将其视为继X射线之后物理学最重要的发现之一．除此之外，在磁场中运动的电子还会受到洛伦兹力的作用，这与电子的电荷有关．在磁场较弱的情况下，载流子的能量不会发生太大的变化，但它的动量可能会改变．所以在量子力学描述下，该相互作用通过动量来体现，即其中A=×B为磁矢势．3 结论上述这些模型只能对部分实验现象进行合理的说明，而且这些理论没有达到合理的统一，有的只是一些猜测．为了认清有机自旋电子学中电子的一系列行为，必须综合以上种种实验结果，进行中和分析，才能全面、准确地理解OLEDs磁效应．它的进一步研究，对于拓展有机半导体载流子的输运性质、激发态间作用机理的认识，对有机自旋电子学理论与应用产生深远影响．参考文献【相关文献】[1]Naber WJM,Faez S,Van der Wiel anic spintronics[J].Journal of Physics D:Applied Physics,2007,40(12):205～228.[2]Merrifield RE.Theory of magnetic fields effects on the mutual annihilation of triplet excitons[J].The Journal of Chemical Physics,1968,48:4318～4319.[3]Ern V,Merrifield RE.Magnetic field effect on triplet exciton quenching organiccrystals[J].Physics Review Letters,1968,21(9):609～611.[4]Frankevich E,Zakhidov A,Yoshino K,et al.Photoconductivity of poly(2,5-diheptyloxy-p-phenylene vinylene) in the air atmosphere:Magnetic-field effect and mechanism of generation and recombination of charge carriers[J].Physics Review B,1996,53(8):4498～4508.[5]Kalinowski J,Cocchi M,Virgili DP,et al.Magnetic field effects on emission and current in Alq3-based lectroluminescent diodes[J].Chemical Physics Letters,2003,380:710～715.[6]Kalinowski J,Cocchi M,Virgili D,et al.Magnetic field effects on organic electrophosphorescence[J].Physical Review B,2004,70(20):205303～205307.[7]Odaka H,Okimoto Y,Yamada T,et al.Control of magnetic-field effect on electroluminescence in Alq3-based organic light emitting diodes[J].Applied Physics Letters,2006,88(12):123501～123501.[8]Wu Y,Hu B.Metal electrode effects on spin-orbital coupling and magnetoresistance in organic semiconductor devices[J].Applied Physics Letters,2006,89(20):203510-1～3.[9]Nguyen TD,Sheng Y,Rybicki J,et al.Magnetic field-effects in bipolar,almost hole-onlyand almost electron-only tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum devices[J].Physics ReviewB,2008,77(23):235209-1～5.[10]Xin L,Li C,Li F,et al.Inversion of magnetic field effects on electrical current and electroluminescence in tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum based light-emittingdiodes[J].Applied Physics Letters,2009,95(12):123306-1～3.[11]张勇,刘荣,雷衍连，等.基于Alq3 的有机发光二极管中的瞬时荧光与延迟荧光[J].中国科学,2010,40(4):416～424.[12]阚敏,陈平,曹绍谦，等.三重态激子在不同荧光染料掺杂体系中的湮灭过程[J].中国科学,2010,55(14):1358～1364.[13]张勇,张巧明,刘亚莉，等.Alq3 有机发光二极管中的正负磁电导转变[J].中国科学,2011,56(18):1425～1430.[14]Desai P,Shakya P,Kreouzis T,et al.The role of magnetic fields on the transport and efficiency of aluminum tris(8-hydroxyquinoline) based organic light emittingdiodes[J].Journal Applied Physics,2007,102(7):073710～073710.[15]Bobbert PA,Nguyen TD,Van Oost,et al.Bipolaron mechanism for organic magnetoresistnce[J].Physics Review Letters,2007,99(21):216901-1～4.[16]Hu B,Wu Y.Tuning magnetoresistance between positive and negative values in organic semiconductors[J].Nature Materials,2007,6(12):985～991.[17]Steiner UE,Ulrich T.Magnetic field effects in chemical kinetics and related phenomena[J].Chemical Review,1989,89:51～147.[18]Lei Y L,Zhang Y,Liu R,et al.Driving current and temperature dependent magnetic-field modulated electroluminescence in Alq3-based organic light emitting diode[J].Organic Electronics,2009,10(5):889～894.[19]Hu B,Yan L,Shao M.Magnetic field effect in organic semiconducting materials and devices[J].Advanced Materials,2009,21:1500～1516.[20]Wittmer M,Zshokke-Granacher I.Exciton-charge carrier interactions in the electroluminescence of crystalline anthracene[J].The Journal of ChemicalPhysics,1975.63:4187～4194.[21]Desai P,Shakya P,Kreouzis T,et al.Magnetoresistance and efficiency measurement of Alq3-based OLEDs[J].Physical Review B,2007,75(9):094423-1～5.[22]Mermer O,Veeraraghavan G,Francis T L,et rge magnetoresistance in nonmagnetic π-conjugated semiconductor thin film devices[J].Physical Review B,2005,72(20):205202～205214.[23]Rolfe NJ,Heeney M,Wyatt PB,et al.Elucidating the role of hyperfine interactions on organic magnetoresistance using deuterated aluminium tris(8-hydroxyquinoline)[J].Physical Review B,2009,80:241201-1～4.。

铁电隧道结的研究进展

ｗｒｅｄｆｅｔｉｓａｄｍｕｔｆｒｌｃｒｕｎｌｕｃｉｎ．Ｔｅｐｓｉｉｔｎｄａｔｇｓｏｐｌａｉｓｏａｄｌ－ｅｍａｅａｎｌ— ｍｅｅｔｃｔｎｅｊｎｔｓｈｏｓｌｙａｄａｖｎａｅｆｐｉｔｎｆａｒｒｌｉｅｉｏｂｉａｃｏ
ＦＪＴ的概念［。ＦＪ构有２最明显的新特性：子隧穿】Ｔ结］个量
效应和电阻反转效应。Ｆｒ念的提出对铁电薄膜的应用Ｊ概
和理论研究提出了新的课题和挑战。当前薄膜制备技术的发展可使铁电薄膜的厚度仅为几个纳米，特别是原子尺度控制的薄膜生长技术，至可使铁电薄膜仅具几个晶胞的厚甚
ＦｒＳａｉａｙｄｔｔｒｇｄａａｅａｓｉｃｓｅ．Ｊｓｂｎｒａａｓｏａｅｍｅｉｒｌｏｄｓｕｓｄ
Ｋｙｗｒｓｅｏｄ
ｆｒｏｌｔｃｔｎｅｎｎｔｎｅｅｔｒｓｔｃｆｃ，ｕｎｕｕｎｌｇｅｒｅｅｒｕｎｌｇｊｃｉ，ｌｒｅｉａｅｆｔｑａｔｍｔｎｅｎｃｉｉｕｏｃｏｓｎｅｅｉ
（ＳｈｏｆＭａｅｉｌＳｉｎｅ＆．ｇｎｅｉｇ，Ｈｕｅｉｅｓｔ，Ｗｕａ３０２；２Ｄｅａｔｎｆｙｉｓ１ｃｏｌｔｒｓｃｅｃｏａＥｎｉｅｒｎｂｉＵｎｖｒｉｙｈｎ４０６ｐｒｍｅｔｏｓｃ，Ｐｈ
ＨｕｚｏｇＵｎｖｒｉｆｉｃａｈｎｉｅｓｙｏｅｅ＆Ｔｃｎｌｇ。ｕａ３０４）ｔｃＳｎｅｈｏｏｙＷｈｎ４０７ＡｓａｔｂｔｃｒＦｒｏｌｔｃｔｎｅｉｇｊｎｔｎＦ了ｓａｎｗｎｅｉｎｔｎｗｈｃｏｓｓｅｌｔｒｓｔｎｅｅｒｅｃｒｕｎｌｃｉ（１）ｉｅｔｎｌｇｊｃｉｉｐｓｅｓｓｅｃｒｅｉａｃｅｉｎｕｏｕｎｕｏｈｅｏｓ

电致结晶聚酰胺新型电卡材料的制备与电卡效应研究

电致结晶聚酰胺新型电卡材料的制备与电卡效应研究电致结晶聚酰胺（Electro-Crystallization Polyimide，ECPI）作为新型电卡材料，具有较好的导电性能和电卡效应，在领域内引起了广泛的关注。

本文将介绍ECPI的制备方法，研究其电卡效应，探索其在电子器件中的应用潜力。

ECPI的制备方法多样，常见的有原位聚合法和电解聚合法。

原位聚合法通过电化学方法在电极表面聚合生成ECPI膜层。

电解聚合法则是在电解液中通过电解反应，将聚酰胺原料聚合形成ECPI膜层。

这两种方法都可以实现ECPI的制备，其优劣取决于具体应用需求、制备工艺和材料性质等因素。

ECPI的导电性能主要通过导电填料的添加来实现。

常见的导电填料有导电纳米粒子、导电纤维和导电聚合物等。

导电填料的添加可以增加ECPI的导电性能，并通过调控填料含量和分布形态来控制ECPI的导电性能。

此外，还可通过控制ECPI的聚合反应条件和薄膜制备工艺等来调控ECPI的导电性能。

ECPI的电卡效应是指在外加电场的作用下，ECPI膜层中的聚合物分子会发生结晶显微区的形成，从而引起电阻率的变化。

电卡效应的产生机制涉及到ECPI中聚合物链的取向和排列等方面。

在外加电场的作用下，聚合物链会在电场方向上排列成固定的方向，从而形成显微结晶区域，使电阻率发生变化。

这种电阻率的变化可以利用在电子器件中进行压力和形变的感应、控制和测量。

ECPI的电卡效应在压力感应器、应力传感器和变形测量等领域具有广泛应用的潜力。

通过利用ECPI的导电性能和电卡效应，可以制备高灵敏度、高分辨率的压力传感器和形变测量器件。

例如，将ECPI膜层作为电极材料，并利用其导电性能和电卡效应，可以设计出高灵敏度的电容式或电阻式压力传感器。

此外，ECPI的电卡效应还可应用于生物医学领域。

通过结合生物材料和ECPI材料，可以制备出可穿戴式的生物传感器和医疗设备，用于监测人体各种生理参数。

这些生物传感器和医疗设备可以实时检测和记录人体的生理状况，并与智能终端相连，实现人体健康的实时监测和管理。

电致伸缩材料的研究进展

电致伸缩材料的研究进展张涵琦【摘要】电致伸缩材料因其优异的性能在智能机器人、航空航天、光学系统、微电子和生物传感领域具有重要的作用.目前,研究较多的电致伸缩材料有弛豫铁电体、介电弹性体和导电聚合物等三类.本研究概述了上述三类材料的最新研究进展,指出其各自优势及存在的不足,并根据存在的问题提出展望,以期加快该类材料的发展与应用.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P4-5)【关键词】电致伸缩材料;介电弹性体;弛豫铁电体;导电聚合物;智能驱动器【作者】张涵琦【作者单位】郑州外国语新枫杨学校河南 450000【正文语种】中文【中图分类】T1.引言电致伸缩材料因其出色的物理、化学和机械性能在机器人、人工肌肉、自动调焦等领域有广泛的潜在应用。

这类材料能够在通电的条件下产生形变，其应变量与电场强度的二次项成正比，并将电能转化为机械能，从而实现能量的转换。

电致伸缩材料在电刺激下产生形变的方式多样，主要有以下几类：（1）通过正负离子的移动来产生形变的；（2）通过材料本身的电偶和效应的改变实现应变；（3）凭借分子内作用力的变化或化学键的变化而变化。

电致伸缩材料具有良好的光学、力学和机械等性能，与此同时它还对电、机、热、声、光具有很高的敏感性，因此在诸多电力转换领域有潜在的用途。

但是，目前研究的电致伸缩材料主要存在有弹性系数低、介电常数小、使用寿命短、易失效、材料易被击穿等问题，因此极大的限制了该类材料的广泛应用。

本文综述了三类常见的电致伸缩材料，总结了最新的研究进展，并根据存在的问题提出了展望。

2.研究内容目前，研究较多的电致伸缩材料主要有以下三类，分别是：弛豫铁电体，介电弹性体和导电聚合物。

下面分别做详细的介绍。

(1)弛豫铁电体弛豫铁电体是一种有多个能在电场中发生可变的自发极化的并呈现出短程有序，长程无序的电致伸缩材料。

弛豫铁电体分为聚合物与氧化物陶瓷两大类，其中弛豫铁电聚合物具有刚性与截面应力较高，工作密度高（约为肌肉的25倍）等优点，而弛豫铁电体氧化物陶瓷具有无剩余极化和无老化特性等优点，成为近些年研究的热点。

轻合金电致塑性成形技术研究进展

文章编号：1001-4934(2020)04-0056-08轻合金电致塑性成形技术研究进展李晓光】，杨文兵2,单易】，张艳苓3,李细锋2(1.中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁沈阳110043；2.上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院，上海200030；3.中国航空制造技术研究院，北京100024)摘要：轻合金室温难变形的特性在一定程度上限制了其广泛应用，而电致塑性成形技术在提高轻合金塑性、解决其成形性能差等方面具有较大优势。

在传统金属材料电致塑性效应研究基础之上，综述了铝、镁、钛等典型轻合金电致塑性成形机理的研究进展，并对电致塑性成形工艺应用的研究情况进行了介绍。

总结了轻合金电致塑性成形机理及应用研究的不足。

关键词：轻合金；电致塑性效应；塑性成形中图分类号：TG146.2文献标识码：ADevelopment of electroplastic forming technique for light alloysLI Xiao-guang,YANG Wen-bing,SHAN Yi,ZHANG Yan-ling,LI Xi-fengAbstract:The poor deformation characteristics of light alloys at room temperature limit their wide application.The electroplastic forming technology has great advantages in improving the plasticity of light alloys and solving their bad formability.In this paper,based on the electroplastic effect of traditional metal materials the research progress of typical light alloys,such as aluminum,magnesium and titanium alloys,is reviewed.Furthermore,the application of electroplastic forming technology is introduced.The mechanism of electroplastic forming light alloys and the shortcoming of application investigations are summarized.Key words:light alloys；electroplastic effect；plastic formingo引言铝、镁、钛等密度不高于4.5g/mm3的金属通常被称为轻金属，相应的合金材料则被称为轻合金。

VO2材料研究进展

VO2材料最新研究进展摘要：VO2是一种具有特殊相变性能的功能材料。

随着温度的变化，该晶型会发生半导体态与金属态的可逆变化，同时，电阻和红外透射率等物理性质也发生突变，其相变点在68"C附近。

这些优异的特性使得VO2材料在新型热敏器件、光敏器件、光电开关和红外探测等领域都有着广阔的应用前景。

关键字：VO2 相变特性热敏电阻辐射探测Abstract：VO2 is a kind of functional phase changing material．With the change in temperature, its structure will appear the irreversible semiconductor-metal state transition, at the same time，the mutations of resistance，infrared transmission, and other physical natures will occur, the phase transition point is in the vicinity of 68℃．Moreover, it is discovered that VO2 phase transition can also be induced by changing applied electric field. The excellent transition feature brings series of valuable applications to VO2 in new thermal and photosensitive devices, photoelectric switches and infrared detector areas.Key words: VO2phase changing the mutations of resistance infrared detector1. 引言1958年，科学家F．J．MorinⅢ在贝尔实验室发现钒和钛的氧化物具有一种特殊的现象：随着温度的降低，在一定的温区内材料会发生从金属性质到非金属性质的突然转变，同时还伴随着晶体向对称程度较低的结构转化。

有机电致发光材料的研究进展及应用

有机电致发光材料的研究进展及应用材化1111班王蒙 1120213122摘要：简要论述有机电致发光设备的发光机理、器件结构及彩色显示方法，详细介绍有机电致发光材料的种类、组成、特点和研究近况，并对其用途和前景，尤其在军事领域的应用作了一定介绍。

另外还指出了有机电致发光在商业化过程中一些急待解决的问题。

关键词：有机发光材料，进展，应用。

正文：信息技术的持续快速发展对信息显示系统的性能，如亮度、对比度、色彩变化、分辨率、成本、能量消耗、质量和厚度等均提出了高的要求。

在已有的成熟显示技术中，电致发光显示设备能够满足上述性能要求，另外它还具有宽视角、较宽的工作温度范围和固有的强度等优点。

电致发光显示设备一般包括发光二极管(LED)、粉末磷设备、薄膜电致发光设备(TFEL)和厚介质电致发光设备等。

目前的信息显示市场上真正的参与者主要是TFEL和有机LED (OLED)。

OELD技术的发展时间并不很长，但发展速度较快。

近几年，随着市场对高质量、高可靠性、大信息量显示器件的需求日益增加，OLED技术更是得到了长足的发展，目前已有多种OLED产品投入市场。

1997年，日本Pioneer公司推出配备有绿色点阵OLED的车载音响，并建立了世界上第一条OELD生产线。

1998年，日本NEC、Pioneer公司各自研制出5英寸无源驱动全彩色四分之一显示绘图阵列(QVGA)有机发光显示器。

2000年，Motorola公司推出了有机显示屏手机。

2002年，Toshiba公司推出了17英寸的全彩色显示器。

清华大学与北京维信诺公司共同开发出国内首款多色OLED手机模块。

2003年，台湾奇美电子公司与IBM合作推出加英寸的OELD显示器。

2004年5月，日本精工爱普生公司研制成功的40英寸大屏幕OLED显示器以全彩、超薄、动态影像显示流畅的特点成为OELD显示市场上最大的亮点。

2006年，首尔半导体株式会社的子公司SeoulOptodeviceCo．Lid．以控股方式与美国SensorElectronicTechnology公司共同开发生产的世界唯一的短波长紫外发光二极管(UVEL D)产品已开始量产。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

电致电阻效应文献综述赵重阳2013216020中国石油大学（北京）理学院2013级硕士研究生摘要电致电阻效应因其特殊的物理特性和良好的应用前景引起了人们的广泛关注。

本文主要回顾了电致电阻效应的发现和发展历程，介绍了其产生机理和阻变行为，总结归纳了研究人员对不同材料构成的异质结构中电致电阻效应的研究进展，并且介绍了其应用于下一代非易失性存储技术的研究现状，展望了其良好的应用前景。

关键词：电致电阻；阻态转换；非易失性存储AbstractElectroresistance effect because of its special physical characteristics and excellentapplication prospects has attracted widespread attention. This paper reviews the history of the discovery and development of electroresistance effect, introduces its generation mechanism and resistive switching behavior, summarized the research progress electroresistance effect researchers found in the heterostructures composed of different materials, and introduced its research status for next generation non-volatile memory technology，discussedits excellent prospects.Key words:electroresistance, resistive switching, non-volatile memory1.引言1.1电致电阻效应的发现在简单的金属/金属氧化物/金属三明治结构中，研究发现施加电压能够改变器件的电阻，而且这种改变是持久的且可逆的。

通过改变电压的极性或大小，器件可以在两个阻态或多个阻态之间转换，这就是巨电致电阻效应（Colossal Electroresistance，CER）。

在大多数情况下，器件有两个可以转换的阻态。

器件的结构示意图和电阻态如图1所示。

图1.（a）金属/氧化物/金属三明治器件结构；（b）压脉冲下测量的高电阻态和低电阻态1962年，T. Hickmott[1]在铝/绝缘体/铝三明治结构中发现了电致电阻效应，即电压引起高电阻态到低电阻态的转变。

在之后的六十年代里，人们相继地在其他薄膜器件中发现了电致电阻效应，但当时并没有引起广泛的关注。

直到2000年，美国休斯顿大学Liu等人的研究小组[2]在巨磁阻氧化物Pr0.7Ca0.3MnO3 (PCMO)薄膜中再次发现电致电阻现象，进一步利用脉冲能够实现两个阻态的翻转，而且电阻变化是非易失性的，他们证明了这种效应可以用于非易失存储器，由此引发了电致电阻研究的热潮。

1.2 电致电阻效应的发展2000年，Beck等人[3]发现了SrTiO3和SrZrO3薄膜也有这种效应，之后电致电阻效应的重要性逐渐得到了广泛的认识和接受。

在过去的十几年里，研究人员在很多种不同材料形成的异质结构中都发现了电致电阻效应。

其中，在绝缘钙钛矿氧化物（如锰氧化物[2,4-5]、钛氧化物[6]、锆氧化物[7]）所形成的电容式装置中加上短的脉冲电压，就会产生可逆的电阻态转换现象。

T. Fujii等人[8]在SrRuO/SrTi0.99Nb0.01O3异质结中发现了滞后的电流-电压特性和电阻转换现象。

周智辉等人[9]3在含有氧缺陷的稀土掺杂锰氧化物中发现了较大的自旋相关电致电阻效应，并且得出了这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系的结论。

Nd1-x Sr x CoO3多晶陶瓷和薄膜中也存在着电致电阻效应[10]。

并且在Nd1-x Sr x CoO3多晶陶瓷中，电阻随着温度的降低而升高，随着电流的增大而减小，随着锶含量的增加而减小。

在实验中观察到了I-V明显的非线性特性，并且李霞等人认为影响电致电阻的物理机制是由电流效应引起的，而且发现了电流能引起磁阻效应。

YinghuiSun等人研究了电流导致的La0.67Sr0.33MnO3外延薄膜电致电阻效应，对不同厚度的薄膜在不同温度下进行了电阻态的相关研究[11]。

张建研究了电极、界面修饰对Pr0.7Ca0.3MnO3及ZnO薄膜电致电阻效应的影响[12]，研究了Ti/PCMO/LSMO异质结和Ag/ZnO-Ti/Pt异质结的电阻转变特性等内容。

随着人们展开对大量异质结构中电致电阻效应的研究，其作用机理得到了很多种解释，同时具有着非常好的应用前景。

２.电致电阻转换的机理和阻变形为2.1 阻变机理现在关于电致电阻效应的研究工作主要集中在机理的探索上。

过去大量的研究都试图弄清电场如何引起电阻的改变，提出来了很多模型，但到现在为止还没有共识，一些模型或现象仍然存在争议。

由于这种三明治薄膜结构微小，而且导致电阻改变的区域又在纳米尺度或在表面/界面处，这给机理的研究带来了挑战。

目前提出来了一些模型，比如界面处的肖特基模型，电场导致的晶体缺陷的产生，载流子的捕获与释放，有序传导丝的产生和断裂和氧离子迁移等。

2.1.1传导丝模型电致电阻的传导丝理论认为，在MIM结构的器件中，中间的绝缘材料本身会存在很多的缺陷，并且存在着很多沿着缺陷方向的无规则分布的传导线路，初始状态电阻一般很大。

器件的电阻主要来自于中间的绝缘层。

当在器件两端电极材料上施加上较大的电压信号后，在电场力的作用下，中间绝缘材料中的一些离子性载流子便发生位移，部分无规则分布的传导线路就可以在中间材料的上下两面之间联通起来，从而降低了整个体系的电阻；如果这时再加一较大压电信号，传导通路会流过较大电流，由此产生大量的焦耳热，可能会在局域起到一种沿着传导丝路径的退火作用，中间材料中的传导丝再次断开，器件也再次转换至高阻态。

图2清晰地显示出了MIM三明治结构器件中传导丝的形成过程[13]看到，中间绝缘材料由于图中的红色传导通路的形成使得器件的电阻降低，而黄色的并未贯穿的线条表示那些传导线路尚未形成通路的，对绝缘材料的低阻态的形成没有作用。

传导丝的形成具有局域性和不确定性，每次形成低阻态时对应形成的传导通路都是不一样的，在从外加偏压的较大的电场作用下，电流可能会使另外一些未导通的路径导通，并沿着它们传导。

图2. 金属-绝缘体-金属异质结中传导丝结构示意图运用这个模型可以很容易地理解电阻态的转换，但是，这种导电通道到底是什么还没有定论。

在不同的材料体系中，这种导电通道可以是不一样的。

诸葛飞等人[14]在La掺杂的BiFeO3（La-BFO)薄膜中发现了稳定的电致电阻效应．通过测试Ag/La-BFO/Pt三明治结构高低阻态电阻随温度的变化关系，发现了低阻态表现出金属导电行为，而高阻态则表现为半导体导电行为。

低阻态的金属导电性表明La-BFO薄膜中存在局域导电通道，即金属导电丝。

虽然传导丝模型目前被很多人采用，但是唯象的传导丝模型不能告诉我们电阻变化的真正来源，即微观机制。

白雪冬[13]所在课题组利用扫描隧道显微镜（STM）与透射电子显微镜（TEM）结合技术，原位实时地观察表面/界面离子电迁移过程，在原子尺度对电致电阻效应进行表征和理解。

2.1.2 电荷俘获模型电荷俘获模型是研究金属-绝缘体-金属组成的器件中的电致电阻现象的一种常见的模型。

这种模型认为绝缘的介质层包含有部分未联通的金属性区域，这些区域可以俘获电荷，称为电荷俘获区。

电荷俘获区与掺杂，缺陷，导电性团簇和局域结构的纳米特性有关。

图3为MIM结构的电荷俘获区示意图[15]为两个比较小的俘获区，中间是一大区域的电荷俘获区，俘获区的大小是按照其中的电子态数量的多少来划分的。

由于上面（或者下面）的小的电荷俘获区内载流子数目很少，顶电极（或者底电极）与绝缘体之间的接触电阻对上面电荷俘获区内的载流子变化非常敏感，上面（或者下面）电荷俘获区载流子相对中间电荷俘获区出现的微小的变化，都会使上下两个接触区域的阻态发生很大的变化，外加偏压正是由于通过调控两边电荷俘获区得载流子来实现器件的电致电阻。

图3. MIM 结构中的电荷俘获模型2.1.3 接触界面效应在电致电阻的界面效应模型中，MIM器件的电阻主要是由金属(或者金属性材料)-半导体材料的接触电阻决定。

由于金属和半导体材料存在费米能级的差别，当它们接触时，自发形成内建场，类似于p-n结，对载流子的输运过程起到整流的作用。

一般情况下，由于金属费米能级比较低，导致半导体一侧的带负电的载流子（或带正电载流子）向金属一侧移动（或远离金属侧）并聚集，产生肖特基势垒。

半导体材料的接触界面处，电阻主要是耗尽层产生的，在小电压下电子主要通过隧穿的方式通过，电子隧穿的几率较小，所以表现为高阻态，在大电场的作用下，耗尽层被局域破坏，类似于击穿，使电子易于隧穿，从而电阻降低，这时在上下两金属间加小电压时，结处于低阻态。

过渡金属氧化物作为一种半导体，当与金属接触时能形成具有整流特性的肖特基势垒。

Fujii T等人[8]研究了M/Pr0．7Ca0.3MnO3/SrRuO3(M/PCMO/SRO)与M/SrR0．99Nb0.01O3/Ag(M/Nb:STO/Ag)等器件的电阻转换效应，发现这些器件具有明显的回滞现象与独特的整流特性。

其中M代表各种不同的金属电极，如Ti，Au，SrRuO3等。

2.2 阻变行为2.2.1电激活过程通常，具有阻变特性的薄膜材料初始态表现为高的电绝缘态，电阻值达几千兆欧姆。

要获得其阻变特性，首先需要施加一个初态的外场电压/电流来激活器件的电阻转变现象。

当对材料加以适当的电压/电流后，材料的电阻会降低几个数量级。

这种通过施加外场电压/电流导致的电阻值降低就是电激活过程。

电激活现象类似于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中栅介质薄膜的软击穿现象。

一般而言，初始沉积的薄膜由于较低的缺陷密度（缺陷主要是指氧空位或者间隙金属）而使得薄膜具有较高的绝缘性能。

当给氧化物薄膜加强外场时，会在氧化物薄膜内部产生一些缺陷（晶格缺陷、氧空位或者金属空位）。

在强电场的作用下这些缺陷会在氧化物薄膜中渗透并形成一些由缺陷组成的连接上下电极的局域性导电通道，从而大大提高了氧化物薄膜的导电能力，这时器件由高阻态转变为低阻态。

电激活过程对电阻的转变具有非常重要的影响，电激活过程的主要影响因素有外加电场、限制电流以及电激活过程的保护气氛，这些参数对阻变行为具有显著的影响。