超高密度信息存储及某些材料的STM研究

发布时间：2020-06-20 09:02

【摘要】：半导体工业发展的强烈要求直接推动了纳米科学与技术的发展。随着信息时代的到来，超高密度信息存储器件已成为迫切的实际需求。超高密度信息存储及其相关技术的研究已成为目前最重要的研究课题之一，它是纳米电子学的重要研究内容，是超高密度信息存储器件的基础。我们设计、选择及合成几种具有自己特色和实际应用前景的超高密度信息存储有机材料。根据不同材料，选择合适的基片，摸索薄膜沉积技术，研制较大面积均匀平整的超高密度电学信息存储薄膜。以扫描探针显微镜(SPM)技术为主，研究薄膜的信息存储条件及存储特性，如最小信息点的尺寸，稳定性，信息点形成的时间等。同时，研究超高密度信息存储点阵的写入技术，进行较大面积超高密度信息点阵的存储。并对信息存储点阵的特性及其记录机制进行初步探索。以前，我们实验室采用有机复合薄膜作为电学信息存储材料，包括全有机复合薄膜和纳米粒子与有机物复合薄膜，主要利用薄膜的电学双稳态特性，通过分子间的电荷转移实现信息存储。但是，采用有机复合薄膜作为存储介质，薄膜的制备比较复杂，配比难以精确控制；另外也很难得到高平整的复合薄膜，而高平整度的薄膜是进行较大面积超高密度信息存储的重要条件。因此我们把注意力投向单体有机薄膜，从有机大分子材料到有机小分子材料、从同一种分子中既含有强电子给体基团又含有强电子受体基团的单体有机材料到同一种分子中只含强电子给体基团或强电子受体基团的单体有机材料都进行了研究。本论文主要介绍在3-phenyl-1-ureidonitrile(PUN)和ρ-nitrobenzonitrile(PNBN)两种有机单体薄膜材料上进行超高密度信息存储研究所取得的结果。采用STM在3-phenyl-1-ureidonitrile(PUN)有机单体薄膜上进行了超高密度信息存储的研究。PUN薄膜具有电学双稳态特性，当在STM针尖和HOPG衬底之间施加电压脉冲时，在外力作用下，PUN分子中的腈基(C≡N)的π键有可能断裂形成—C=N—，引起PUN分子局域聚合，使得薄膜局部区域的电导发生变化，从而实现信息点的存储。通过改进PUN薄膜的制备工艺，得到了大面
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：TP333
【图文】：

示意图,量子隧穿效应,金属电极,隧道电流

当没有偏压并达到平衡时，两个电极由于电子隧穿所产生的隧道电流密度大小相等但方向相反，因此总的隧道电流为零。当在两个电极之间加一个小的偏压时(如图1.2b()所示)，两个电极由于电子隧穿所产生的隧道电流密度不再相同，从而形成一个净隧穿电流密度:一赢‘(‘一含·。Pxe[一，一(，+合·F，ePx〔一2Zm(，一合·犷)‘”25，Zm(

示意图,隧道谱,隧道结,能级

如果两个电极都是金属，则I一V曲线是一条直线。如果一个电极是金属，另一个电极是半导体，则I一V曲线会出现一个闽值。相应的能级示意图及I一V曲线如图1.4所示。(a)两个电极都是金属，I一V曲线线性的。(b)一个电极是金属，另一个电极是半导体是，I一V曲线出现一个闭值。在做STS实验时，我们的目的是为了获得样品的电子态密度，因此我们需要具有恒定电子态密度的针尖，或具有自由电子的金属针尖。在这种情况下，由式(l.15)可以得到器优p·E(厂·F，几’(1.16)因此动态电导正比于样品的电子态密度。

【参考文献】