湾环状靛蓝聚合物的合成及其三进制存储性能研究分析 高分子材料学专业VIP免费

湾环状靛蓝聚合物的合成及其三进制存储性能研究中文摘要21世纪是一个信息大爆炸的时代,信息量的增长都是呈几何数量级的，因此现有的信息存储技术还是遇到了不小的瓶颈。相比于传统的无机半导体材料，有机电存储材料由于其工艺简单、结构可设计、生产成本低等优点有望成为信息存储技术的主要载体。其中，在共轭聚合物主链上引入交替的富电子（供体）和缺电子（受体）单元，形成的D-A共轭嵌段聚合物已被广泛的应用于三进制存储器件。本论文利用一种全新的电子受体——湾环状靛蓝（bay-annulatedindigo，BAI）设计了两种D-A共轭的嵌段聚合物PF-EHBAI和PCz-EHBAI。聚合物PF-EHBAI和PCz-EHBAI均可以通过溶液旋涂的方式制备出具有规整分子堆积的薄膜。电性能分析得出基于聚合物PF-EHBAI和PCz-EHBAI的存储器件都表现出典型的三进制WORM存储性能，且Al/PCz-EHBAI/ITO器件的阈值开启电压更低，符合低功耗的要求。进一步的研究发现，其存储机理主要是归功于聚合物中电子给体、受体间的电荷转移以及电场作用下分子骨架的共轭变化。关键词：湾环状靛蓝、共轭聚合物、规整堆积、三进制、存储机理SynthesisandTernaryData-StoragePerformanceofBay-AnnulatedindigoContainedPolymersAbstractThe21stcenturyisanageofinformationexplosion.Thegrowthofinformationvolumeisgeometricalorderofmagnitude.Therefore,theexistinginformationstoragetechnologystillencountersabottleneck.Comparedwithtraditionalinorganicsemiconductormaterials,organicmemorymaterialsareexpectedtobethemaincarrierofinformationstoragetechnologyduetotheirsimpleprocess,structuredesign,andlowproductioncost.Amongthem,alternatingelectron-rich(donor)andelectron-poor(receptor)unitsareintroducedonthebackboneoftheconjugatedpolymer,andtheresultingD-Aconjugatedblockpolymerhasbeenwidelyusedinternarymemorydevices.Inthisdissertation,twonovelD-AconjugatedblockpolymersPF-EHBAIandPCz-EHBAIweredesignedusinganovelelectronacceptor,bay-annulatedindigo(BAI).BothpolymersPF-EHBAIandPCz-EHBAIcanbepreparedbyspin-coatingathinfilmwithregularmolecularpacking.TheelectricalperformanceanalysisshowsthatthememorydevicesbasedonpolymerPF-EHBAIandPCz-EHBAIallexhibittypicalternaryWORMmemoryperformance,andthethresholdvoltageofAl/PCz-EHBAI/ITOdevicesislowerandmeetslowpowerconsumptionrequest.Furtherresearchfoundthatitsstoragemechanismismainlyattributedtotheelectrondonorinthepolymer,thechargetransferbetweenthereceptors,andtheconjugatedchangeofthemolecularskeletonundertheactionoftheelectricfield.Keywords：bay-annulatedindigo,regularmolecularpacking,ternary,storageperformance第1章引言进入21世纪以来，随着社会的发展，科学技术也得到了极大的进步，同时信息也爆炸式的涌出，人们为了信息存储进行了大量的努力[1]。在2001年，UCBerkley公布了一项数据，显示近三年时间内产生的数据已超过人类有历史以来所产生数据的总和，其中93%的新生成信息是以数字信息的形式保存下来[1-5]。计算机存储技术的存储容量从上世纪50年代的千位字节计经过半个多世纪的发展到现在，信息存储容量已提升太太位计[1,2]。但是现有的存储技术已经不能满足人们的需求，人们对于高密度数据存储的要求也越来越迫切[6]。近年来性能可控的有机分子因其制备成本低、制备方法简单、读写速度快、能耗低以及数据保留时间长等等优点[9,10]，在数据存储领域的应用非常有前景[7]。其中聚合物由于其多样化的结构设计和良好的机械加工性能，在光电存储领域越来越引起材料科学研究的关注。目前各国的科学家已经设计合成了大量具有信息存储性能的有机材料[8]，[9]，且细丝传导、电荷转移、电荷陷阱、氧化还原等存储机理也已经被成功提出用以解释电存储这一现象。自2010年首次报道了基于小分子材料的三进制存储器件以来，本课题组相继设计合成了一系列小分子和聚合物，但是研究发现，其中一些材料的三进...