側(cè)鏈含芘,萘酰亞胺的小分子單體及聚合物的合成及電存儲性能的研究.pdf

1、基于傳統(tǒng)的二進(jìn)制半導(dǎo)體存儲受晶體管尺寸的限制，其存儲密度已經(jīng)走向極限，不能滿足當(dāng)今社會的信息爆炸式增長的需求。聚合物由于擁有多樣化的低成本的成膜方式（噴涂，滾涂，旋涂，打印等），良好的可擴展性，機械強度，具有潛在應(yīng)用前景，在信息存儲領(lǐng)域引起了各國科學(xué)工作者的關(guān)注。但目前聚合物存儲材料大部分是基于二位存儲性能的器件，只能通過減少器件尺寸和使用多層裝置的方式，線性的提高存儲單元的存儲密度?；诙噙M(jìn)制聚合物存儲材料報道較少，仍處于理論研究的起

2、始階段，因此需要我們設(shè)計更多更實用的聚合物存儲材料實現(xiàn)多進(jìn)制存儲。本文設(shè)計合成了含芘類，含萘酰亞胺類單體小分子和聚合物，通過分子基團(tuán)的調(diào)控實現(xiàn)存儲性能的調(diào)控和優(yōu)化。
　　1）側(cè)鏈均聚物分別含萘環(huán)和芘環(huán)結(jié)構(gòu)的PMNPE和PMPPE采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方法（ATRP）合成出來。通過I-V性能測試，PMNPE的性能顯示出二位WORM（一次寫入）存儲，PMPPE的性能顯示出三位SRAM（多次寫入）存儲。為此對聚合物PMNPE和PMPPE

3、的進(jìn)行了熱力學(xué)（TGA和DSC），結(jié)構(gòu)特征（AFM和XRD），光學(xué)性質(zhì)（UV），電化學(xué)性質(zhì)（CV）的表征。結(jié)果表明：PMNPE呈現(xiàn)無定形態(tài)，萘基團(tuán)在整個共軛體系中，由于構(gòu)型扭轉(zhuǎn)困難，存儲機理主要是以電荷轉(zhuǎn)移為主，且這種電荷轉(zhuǎn)移在電場下是不可回復(fù)，所以PMNPE呈現(xiàn)出二位WORM存儲類型；芘的共軛平面比萘大且PMPPE存在一定的微晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)型扭轉(zhuǎn)容易，存儲機理主要是構(gòu)型扭轉(zhuǎn)&電荷轉(zhuǎn)移雙機理，并且這種構(gòu)型扭轉(zhuǎn)是可以回復(fù)的，所以 PMPPE呈

4、現(xiàn)出三位SRAM的存儲性能。這也對我們今后的多進(jìn)制材料提供的新借鑒。
　　2）本文利用ATRP的方法首先合成出含有醛基的功能聚合物（PVB），由于醛基和肼基能在溫和的條件下反應(yīng)，以4-肼-1.8-萘二酰亞胺和對硝基苯肼作為吸電子能力不同的基團(tuán)，按照不同比例去接枝聚合物PVB，獲得PVB-DHI,PVB-DHI4NPH,PVB-DHINPH4和PVB-NPH。其中PVB-DHI顯示出良好的二位DRAM存儲類型，PVB-DHI4NPH

5、顯示出良好的三位WORM存儲性能，PVB-DHINPH4和PVB-NPH顯示出良好的二位WORM存儲性能，這表明以PVB作為功能聚合物主鏈，調(diào)控兩種萘酰亞胺和硝基的接枝比率，從而實現(xiàn)二次不同程度強弱的電荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)而從二進(jìn)制走向三進(jìn)制存儲。
　　3）我們合成了三個不同長短烷基橋鏈的雙萘酰亞胺-腙式結(jié)構(gòu)分子,分別是1.1-2Ni，1.2-2Ni和1.3-2Ni。它們含有相同的供電子基團(tuán)和吸電子基團(tuán)，但由于三個分子不同的堆積導(dǎo)致其存儲行

6、為不同。1.1-2Ni分子間堆積呈現(xiàn)無定形態(tài)，電場誘導(dǎo)下產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物在撤銷電場后較慢的回復(fù)到起始狀態(tài)，呈現(xiàn)出二位 SRAM存儲行為；1.2-2Ni分子間由于存在萘二酰亞胺的π-π堆積，相當(dāng)于形成了吸電子能力更強的基團(tuán)，在電場作用下生成穩(wěn)定的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，在撤銷電場后沒有回復(fù)到初始狀態(tài)，施加反向電壓后，存儲器件才從高導(dǎo)態(tài)回復(fù)到起始狀態(tài)，顯示出二位Flash存儲性能；1.3-2Ni分子間的D-A與A-D之間的π-π堆積，更有利于載