侧链含芘，萘酰亚胺小分子单体及聚合物的合成及其电存储性能的研究

发布时间：2017-06-25 21:03

  本文关键词：侧链含芘，萘酰亚胺小分子单体及聚合物的合成及其电存储性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于传统的二进制半导体存储受晶体管尺寸的限制,其存储密度已经走向极限,不能满足当今社会的信息爆炸式增长的需求。聚合物由于拥有多样化的低成本的成膜方式(喷涂,滚涂,旋涂,打印等),良好的可扩展性,机械强度,具有潜在应用前景,在信息存储领域引起了各国科学工作者的关注。但目前聚合物存储材料大部分是基于二位存储性能的器件,只能通过减少器件尺寸和使用多层装置的方式,线性的提高存储单元的存储密度。基于多进制聚合物存储材料报道较少,仍处于理论研究的起始阶段,因此需要我们设计更多更实用的聚合物存储材料实现多进制存储。本文设计合成了含芘类,含萘酰亚胺类单体小分子和聚合物,通过分子基团的调控实现存储性能的调控和优化。1)侧链均聚物分别含萘环和芘环结构的PMNPE和PMPPE采用原子转移自由基聚合方法(ATRP)合成出来。通过I-V性能测试,PMNPE的性能显示出二位WORM(一次写入)存储,PMPPE的性能显示出三位SRAM(多次写入)存储。为此对聚合物PMNPE和PMPPE的进行了热力学(TGA和DSC),结构特征(AFM和XRD),光学性质(UV),电化学性质(CV)的表征。结果表明:PMNPE呈现无定形态,萘基团在整个共轭体系中,由于构型扭转困难,存储机理主要是以电荷转移为主,且这种电荷转移在电场下是不可回复,所以PMNPE呈现出二位WORM存储类型;芘的共轭平面比萘大且PMPPE存在一定的微晶结构,构型扭转容易,存储机理主要是构型扭转电荷转移双机理,并且这种构型扭转是可以回复的,所以PMPPE呈现出三位SRAM的存储性能。这也对我们今后的多进制材料提供的新借鉴。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温和的条件下反应,以4-肼-1.8-萘二酰亚胺和对硝基苯肼作为吸电子能力不同的基团,按照不同比例去接枝聚合物PVB,获得PVB-DHI,PVB-DHI4NPH,PVB-DHINPH4和PVB-NPH。其中PVB-DHI显示出良好的二位DRAM存储类型,PVB-DHI4NPH显示出良好的三位WORM存储性能,PVB-DHINPH4和PVB-NPH显示出良好的二位WORM存储性能,这表明以PVB作为功能聚合物主链,调控两种萘酰亚胺和硝基的接枝比率,从而实现二次不同程度强弱的电荷转移,进而从二进制走向三进制存储。3)我们合成了三个不同长短烷基桥链的双萘酰亚胺-腙式结构分子,分别是1.1-2Ni,1.2-2Ni和1.3-2Ni。它们含有相同的供电子基团和吸电子基团,但由于三个分子不同的堆积导致其存储行为不同。1.1-2Ni分子间堆积呈现无定形态,电场诱导下产生的电荷转移复合物在撤销电场后较慢的回复到起始状态,呈现出二位SRAM存储行为;1.2-2Ni分子间由于存在萘二酰亚胺的π-π堆积,相当于形成了吸电子能力更强的基团,在电场作用下生成稳定的电荷转移复合物,在撤销电场后没有回复到初始状态,施加反向电压后,存储器件才从高导态回复到起始状态,显示出二位Flash存储性能;1.3-2Ni分子间的D-A与A-D之间的π-π堆积,更有利于载流子的传输,存储器件能很快的从高导态回复到起始状态,显示出二位DRAM存储性能。
【关键词】：电存储 芘基团 构型扭转 萘酰亚胺 电荷转移 分子堆积
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;O631
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-31
• 1.1 有机电存储器件的概述10-11
• 1.1.1 引言10-11
• 1.2 聚合物电存储器件的结构及制备11-12
• 1.3 聚合物电存储器件工作原理12-27
• 1.3.1 细丝传导12-16
• 1.3.2 空间电荷陷阱16-17
• 1.3.3 场致电荷转移17-24
• 1.3.4 构型扭转24-26
• 1.3.5 氧化还原26-27
• 1.4 聚合物电存储的研究发展方向27-28
• 1.5 本论文选题的目的意义28
• 1.6 本论文的研究内容28-29
• 1.7 本论文的创新点29-31
• 第二章 改变聚合物侧链平面大小调节存储进制31-48
• 2.1 引言31
• 2.2 实验部分31-36
• 2.2.1 实验药品和试剂31-32
• 2.2.2 合成聚合物PMNPE，PMPPE32-35
• 2.2.3 电存储器件的制备35-36
• 2.2.4 测试方法36
• 2.3 结果和讨论36-47
• 2.4 本章小结47-48
• 第三章 调节接枝功能聚合物中不同吸电子基团的比例来获取三进制存储性能48-66
• 3.1 引言48-49
• 3.2 实验部分49-53
• 3.2.1 实验原料与试剂49
• 3.2.2 测试仪器与方法49
• 3.2.3 材料的合成49-52
• 3.2.4 器件的制备52-53
• 3.3 结果与讨论53-65
• 3.4 本章小结65-66
• 第四章 调节烷基桥链长短改变分子的堆积方式对存储性能的影响66-78
• 4.1 引言66
• 4.2 实验部分66-69
• 4.2.1 实验原料和试剂66
• 4.2.2 测试仪器与方法66-67
• 4.2.3 合成路线67-68
• 4.2.4 器件的制备68-69
• 4.3 实验结果和表征69-77
• 4.4 本章小结77-78
• 第五章 总结78-80
• 5.1 全文总结78-79
• 5.2 展望79-80
• 参考文献80-90
• 攻读硕士学位期间公开发表以及整理的论文90-91
• 致谢91-92

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本文编号：483501