光致变色铋配合物:新一代的光学存储材料

俄罗斯化学家制备了一种由铋(III)和紫精阳离子(viologen cations)组成的光致变色配合物,并利用这种新配合物制造了高效、稳定的光学存储元件。此项研究将有助于扩大微电子元件的应用范围,研究结果发表在《化学通讯》杂志上。

光致变色铋配合物:新一代的光学存储材料

存储卡和固态硬盘等现代存储装置,是基于晶体管等电开关形成两种准稳态来存储信息。其拥有能够积累和存储电荷的部件,所存储电荷值的高低决定了电流是否可以通过晶体管。一个存储单元中,高电平(“开”)和低电平(“闭”)状态分别对应逻辑1和逻辑0,要写入或擦除一位信息,晶体管必须从一种状态切换到另一种状态。而对光致变色材料(即在光线照射下会改变颜色的材料)来说,状态的切换只需要一束叠加电场的光脉冲即可实现。

紫精阳离子由两个相连的芳香族吡啶环(C10H8N2R2)2+组成,其氮原子上含有两个取代基(R),一些卤族金属元素和紫精阳离子组成的配合物(即含有元素周期表第七族元素(F、Cl、Br和I)的配合物)具有光照变色的性质,这种吸引人的光电子特性目前尚未在电子学上得到应用。 俄罗斯的一个研究小组首次成功地设计出了一种具有最佳性质的光敏铋复合物,并证明这种光触发材料可以用于光存储设备上。

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研究人员在有机场效应晶体管上添加了一层紫精阳离子铋配合物的光敏层,该配合物由氧化铝介电层上的某种溶液结晶而成。科学家们发现,通过同时施加光脉冲和在设备电极之间施加偏置电压,可以对该设备进行“编程”,使该设备在两个或多个准稳态之间切换。这种具有多个存储状态的晶体管为未来高密度数据存储的多位存储元件开辟了广阔的前景。

通过晶体管通道的电流可以在半秒内被调制100次,在几十秒的编程中被调制10000次,调制效率之高可以和目前已知的最好的有机光敏场效应晶体管相比。文章作者假定他们的设备将具有长时间存储数据的能力,并且能够承受多次写入-读取-擦除周期。最新的研究表明,此设备可稳定运行超200次。[中国光学期刊]

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