向有机薄膜中引入纳米粒子(NPs)可在一定程度上改善其电开关特性。目前,基于有机分子包埋NPs薄膜的存储器件虽取得了一些研究成果,但仍有很多问题亟待解决。首先,多次写入擦除过程中,复合薄膜抗老化性存在很大缺陷。其次,薄膜微纳结构尤其是聚合物/NPs界面对其电开关特性的影响依然没有有效的观测和分析手段,认知较浅。最后,目前虽然提出了电荷的捕获与释放、电荷转移、分子构象改变等开关机理,但并没有直接的物理证据。为探究薄膜微纳结构对其电开关特性的影响,本文通过改变聚合物、NPs及分别引入给／受体分子调控聚合物/NPs界面,探究了聚合物分子、NPs性质及给／受体分子对复合薄膜电学性质的影响。薄膜测试及分析步骤如下：首先,测试薄膜表面形貌、伏安特性曲线,并统计其开关比、阈值电压等。然后,根据理论输运模型,即欧姆传导、空间电荷限制电流效应及Schottky发射效应等对电流-电压曲线进行拟合分析。最后,引入第一性原理计算及能级图分析复合器件开关机理。具体内容如下：首先,通过三种不同性质聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯咔唑(PVK)、9,9-二正辛基芴-苯并噻二唑共聚物(PFBT)分别包埋石墨烯碎片,进而研究聚合物分子对聚合物/NPs界面及其电开关特性的影响。结果表明薄膜电开关特性很大程度取决于聚合物导电性。绝缘性较好的PMMA引入石墨烯后,石墨烯碎片激发的载流子或形成的载流子通道对关状态电流的促进作用大于其形成的缺陷对载流子的捕获作用,导致关电流增加,开关比降低。对于导电性较好的PVK、PFBT,石墨烯碎片对载流子的捕获作用则较大,器件电开关性能提高。此外,由于PFBT分子共轭结构主链与饱和烷烃侧链部分会形成较大电势差。载流子进入主链后会被捕获,烷烃链可阻挡载流子的逃逸,因此可提高器件性能。其次,通过向PVK、PFBT中分别引入本征P型NiO、N型ZrO2 NPs或掺杂氧化物NPs从而改变聚合物/NPs界面,研究NPs性质对其复合薄膜电开关特性的影响。结果表明不同NPs对薄膜的影响与聚合物性质有关。PVK包埋质量分数较小的ZrO2、NiONPs时,会提高器件开关比,且ZrO2 NPs效果更显著；而对于PFBT,由于其支状侧链在薄膜中形成较大间隙,NPs尺寸较小,基本不改变薄膜性质。复合薄膜开关机制是电荷的捕获与释放,且陷阱捕获作用与复合薄膜开关比、阈值电压、电流-电压双对数变化线性部分斜率及转换电压成正比。另外,PVK包埋La掺杂ZrO2 NPs时,由于La元素降低了PVK的最高占据轨道与ZrO2 NPs问能极差,即陷阱深度降低,减弱了对载流子的捕获作用,La激发出的载流子也会增加关状态电流,因此器件开关比减小。最后,通过分别引入给/受体分子调控聚合物/NPs界面,即向PVK包埋Au NPs复合薄膜中分别引入给体、受体分子咔唑、吩嗪,探索界面对复合薄膜电学特性影响。实验发现第一次电压扫描时,复合薄膜关电流较小,开关比较大；而后续电描中,其关电流则增加较大,开关比较第一次减小两个数量级。这可能是引入咔唑或吩嗪后,复合薄膜会产生较多陷阱,对应的开关比较大,但第一次扫描器件由开到关的过程中,捕获的载流子仅有部分释放。因此后续扫描中,仅部分陷阱有捕获作用,即对载流子捕获作用减弱,从而降低了器件开关比。对比发现,两种小分子均极大程度上降低了复合薄膜电开关特性,且这种影响与小分子浓度无关。这可能是由于咔唑、吩嗪分子导电性较PVK好,激发出的大量载流子填充了薄膜中的部分陷阱。同时,载流子越多,复合薄膜输运机制越接近欧姆输运,复合薄膜由未引入前的SCLC机理逐渐向欧姆输运过渡。