基于Au@PPy核殼結構納米粒子自組裝陣列的可程序化負微分電阻效應研究

韓布興

中國科學院化學研究所，北京 100190

(a) Au@PPy器件制備過程圖；(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。

隨著信息技術的快速發展，亟需探索新型器件來滿足當前及未來人們的需求1,2。在電子器件中非常重要的物理現象之一—負微分電阻效應，其在邏輯門3、模擬數字轉換4、高頻率振蕩5、記憶存儲和快速轉換6等領域中具有巨大的應用前景。負微分電阻效應現象經常出現在金屬-氧化物-半導體器件或者半導體器件中。目前，一些科研工作者在基于導電聚合物與金屬納米粒子復合器件中也發現了負微分電阻效應現象，但是該現象的出現往往同時伴隨著其他的物理現象，這嚴重制約了負微分電阻效應在復合器件中的應用進程7。其主要原因是無法實現精確調控金屬納米粒子在導電聚合物中的分布，尤其是對金屬納米粒子間距的精確調控。近日，蘇州大學江林教授、遲力峰教授與新加坡南洋理工大學陳曉東教授合作報道了通過精準可控的噴墨打印技術和自組裝技術直接在兩電極之間構筑金納米粒子與聚吡咯(Au@PPy)核殼結構納米粒子器件的方法。同時，通過調控金納米粒子的尺寸或殼層PPy的厚度可實現金納米粒子在器件中的陣列化及粒子間距的精確調控，實現了可程序化的負微分電阻效應。通過理論模擬揭示了負微分電阻效應機理。此外，構筑的Au@PPy核殼結構納米粒子組裝結構可應用于讀-寫-擦除可重復的記憶存儲器件制備。

基于簡便的墨水打印技術和自組裝技術的構筑方法，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，為納米復合材料器件的制備提供了有效的技術途徑，對新型器件的設計和開發具有重要指導意義。

相關研究成果近期已在Advanced Materials上在線發表(doi: 10.1002/adma.201802731)8。