台灣大學陳文章Adv. Mater. Technol.：基於1D電紡絲半導體聚合物/鈣鈦礦複合納米纖維的光子晶體管存儲器
DOI: 10.1002/admt.202100080
與傳統的電壓驅動存儲器件相比，光子場效應晶體管（FET）存儲器件具有非接觸編程能力、快速數據傳輸和低功耗等獨特優勢。本文首次報道了一種僅由納米纖維組成的光子FET存儲器件。將嵌入鈣鈦礦納米晶體（βNC）的聚噻吩用作納米纖維基質的一維半導體通道。最佳器件的開/關電流比約為103，數據保留時間超過104s，這可歸因於納米纖維中共軛聚合物的有利能級排列和分子堆積。複合納米纖維體系表現出優異的光響應性和電荷保持性，由於其規則的一維受限結構和良好分散的βNCs，該複合體系的性能優於薄膜基對應物。總體而言，納米纖維中結構微調的共軛聚合物和一維受限結構保證了良好的數據辨別力和高度容錯的光子存儲器件。此外，纖維基柔性存儲器件具有優異的光子存儲性能，表明其在可穿戴電子產品中應用的完整性。該體系首次將一維鈣鈦礦型納米晶/共軛聚合物複合納米纖維應用於高性能光子存儲器件，揭示了複合納米結構在新型開創性光子器件應用中的巨大潛力。
圖1.同軸靜電紡絲體系和定向同軸納米纖維的製備過程示意圖，分別由共軛聚合物-鈣鈦礦NCs複合材料和PEO作為核和殼組成。
圖2.a）添加了包括辛胺和β-CD在內的表面活性劑的鈣鈦礦納米晶粉末的XRD譜。b）純β-CD和鈣鈦礦納米晶體的FTIR光譜。
圖3.a）同軸電紡複合材料RP-17/βNC納米纖維的TEM圖像。b）去除PEO殼後，核RP-17/βNC納米纖維的TEM圖像，比例尺為0.2µm。
圖4.a）納米纖維基光子晶體管存儲器的示意圖。b）複合納米纖維基光子晶體管存儲器在VDS=-60V下運行的時間IDS曲線。c）納米纖維鈣鈦礦納米晶體（βNC）和聚噻吩電荷傳輸介質的能量圖。d）光寫120s後RP-17/βNC複合納米纖維在14000s內的長期穩定性。插圖顯示了多次光編程和電擦除循環後的漏電流。
圖5.由RP-17複合材料組成的複合鈣鈦礦納米晶納米纖維的2D掠入射X射線衍射（2D GIXD）圖（聚噻吩和鈣鈦礦納米晶的指定晶面分別用藍色和黑色字體表示）。b）各種複合納米纖維的全窗1D掠入射X射線衍射（1D GIXD）圖。c）各種複合納米纖維的（100）層狀堆積的方位角分析。入射光平行（d）和垂直（e）於纖維軸時定向納米纖維的2D-GIXD圖。f）複合納米纖維中聚合物堆積的示意圖（紅線代表黃色共軛聚合物介質中聚合物主鏈的方向），同時以纖維軸為基準暴露於不同取向的入射光束。（聚噻吩和鈣鈦礦納米晶體的指定晶面分別用紅色和白色字體表示）
圖6.a）在不同光編程時間下，對使用RP-17基複合納米纖維的光子晶體管進行光編程，當VDS=-60V時的時間IDS曲線。b）在10s內光照1s，對使用RP-17基複合納米纖維的光子晶體管進行短脈衝光編程。c）比較使用RP-17基複合納米纖維和薄膜的光子晶體管在VDS=-60V下的時間IDS曲線。d）所研究的複合RP-17/βNC納米纖維和薄膜的光響應性、時間常數和記憶窗口的變化。
圖7.a）由聚醯亞胺作為電介質和基板組成的纖維基柔性光子存儲器的結構和照片。b）柔性裝置在凸/凹彎曲100次循環前後的時間IDS曲線。
文章來源：易絲幫 //www.espun.cn/
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