含咔唑、萘酰亞胺基團聚合物的合成及其電存儲性能研究.pdf

1、近幾十年來,聚合物電存儲材料由于分子結構可設計、機械性能良好、制備工藝簡單等優(yōu)點越來越來被研究者關注。到目前為止,主要基于咔唑、萘酰亞胺、萘酐等功能基團的系列聚合物材料已合成,表現(xiàn)出不同類型的存儲性能。然而,這些存儲材料基本上基于兩種存儲態(tài)(“0”和“1”)的二進制信息存儲。為了滿足高密度的信息存儲要求,以及克服這種單模式存儲的缺陷,基于多電壓響應性的多進制存儲材料逐步得到發(fā)展并愈來愈受到重視。本文基于咔唑,萘酐等功能基團合成了系列側鏈

2、聚合物材料,材料在電壓作用下均存在雙重驅動機理,以便實現(xiàn)多電壓響應的多進制存儲性能?；诖?我們做了如下幾部分工作:
　　(1)在PMCz基礎上通過不同的聚合方式引入少量的萘酐基團,合成了嵌段共聚物PMCz8-b-PMBNa2和無規(guī)共聚物PMCz8-co-PMBNa2,以期通過萘酰亞胺和咔唑之間的構象轉變和電荷轉移雙機理驅動作用實現(xiàn)三進制信息存儲。表明,基于兩種不同類型聚合物所制備的器件Al/polymer/ITO均表現(xiàn)出三進制存

3、儲性能,并且無規(guī)聚合物所表現(xiàn)出的存儲性能穩(wěn)定性優(yōu)于嵌段聚合物。這是由于D/A間作用強度及分散程度不同導致,可通過分析材料的光電性能及薄膜AFM表面形貌等驗證。繼續(xù)增加萘酐基團的含量,將進一步增加咔唑與萘酐間的CT作用,從而進一步降低器件的功耗(薄膜的HOMO與ITO之間能壘差,ΔEp)。這對未來材料的設計及優(yōu)化具有一定的指導作用。
　　(2)設計合成了無規(guī)共聚物PMNN和PMNB,以期通過萘酐基團在萘環(huán)間的空間位阻效應實現(xiàn)存儲性能

4、的調(diào)節(jié)。結果PMNN器件表現(xiàn)出WORM型存儲性能,而PMNB器件表現(xiàn)出SRAM型存儲性能。這是由于萘酐基團中O=C–N–C=O單元在聚合物鏈間的空間位阻效應導致,可薄膜導電前后的紫外及熒光得到驗證?；钚詫覲MNN在施加電壓后先后發(fā)生了不可逆的構象轉變和電荷填充;而PMNB材料的過程在撤銷電場后是自發(fā)的,可逆的。像這樣通過空間效應調(diào)控器件的存儲性能對我們今后的材料的設計具有一定的指導意義。
　　(3)為了進一步對雙機理驅動過程解析,

5、我們設計合成了系列聚合物P4VPCz。通過調(diào)節(jié)聚合物中咔唑基團的含量,實現(xiàn)了器件ITO/P4VPCz/Al從二進制到三進制的轉變并解析驅動機理過程。此外,在聚合物中引入離子鹽對提高器件的穩(wěn)定性具有積極的作用,但是達到一定的數(shù)量后,將完全改變器件的性能,呈現(xiàn)高導狀態(tài)。因此該體系的研究對雙機理調(diào)控實現(xiàn)多進制存儲性具有重大突破的重要。
　　(4)基于具有三進制存儲性能的偶氮咔唑小分子,我們進行了烷基化修飾,以便旋涂成膜簡化其器件制備工藝

6、。結果表明薄膜表面形貌均勻性,而器件只表現(xiàn)出二進制WORM型存儲性能。這是由于器件成膜時功能基團間的π-π有序堆積變差,雙陷阱依次填充消失導致,可通過薄膜的UV、CV等測試驗證。此外,我們發(fā)現(xiàn)適當?shù)耐榛溤黾?對器件的開啟電壓和ON/OFF電流比均有明顯的增加。這對器件制備簡化具有一定的指導意義。
　　從上述體系研究得知,我們通過組合機理實現(xiàn)多進制信息存儲,而且對其作用的過程也進行了進一步的解析。這對今后通過分子結構設計來滿足電存