【摘要】：有機存儲材料因其可以制備分子尺寸的器件而成為新型存儲器的備選材料之一。與傳統(tǒng)材料相比,采用有機存儲材料的存儲器件具有結(jié)構(gòu)多樣化、低成本、可實現(xiàn)三維堆積、高存儲密度、高可擴展性、柔性、易于加工等優(yōu)點。聚酰亞胺具有優(yōu)異的耐高溫性能、較高機械強度、多功能性和豐富的結(jié)構(gòu)多樣性使其成為有機存儲材料的最佳選擇之一。近年來,卟啉化聚酰亞胺因其良好的光電性能而在光電導(dǎo)材料、薄膜化學(xué)傳感器和電雙穩(wěn)態(tài)信息存儲材料領(lǐng)域成為研究熱點。卟啉分子容易進行化學(xué)修飾,能夠與多種金屬形成穩(wěn)定配合物,產(chǎn)生獨特的結(jié)構(gòu)和性能。研究合成卟啉聚酰亞胺和三種金屬卟啉聚酰亞胺,考察了卟啉環(huán)中間絡(luò)合金屬離子的不同對其存儲性能的影響。本文以卟啉基團作為電子給體,六氟二酐(6FDA)作為電子受體設(shè)計合成了卟啉聚酰亞胺和三種金屬卟啉聚酰亞胺(Por-cis-DATPP-6FDA,ZnPor-cis-DATPP-6FDA、CuPor-cis-DATPP-6FDA 和 NiPor-cis-DATPP-6FDA),并對其進行了光物理性能和電化學(xué)性能測試,結(jié)果表明金屬卟啉聚酰亞胺的能級差變大,分子內(nèi)形成的電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物更加穩(wěn)定。制備了以卟啉聚酰亞胺和三種金屬卟啉聚酰亞胺作為工作層、ITO作為底電極、Al作為頂電極的三明治結(jié)構(gòu)器件,并測試其電雙穩(wěn)態(tài)性能:Por-cis-DATPP-6FDA呈現(xiàn)非易失的WORM存儲特性,而其他三種金屬卟啉聚酰亞胺 ZnPor-cis-DATPP-6FDA、CuPor-cis-DATPP-6FDA和NiPor-cis-DATPP-6FDA均呈現(xiàn)易失的SRAM存儲特性。通過分子模擬對卟卜啉聚憸亞胺和三種金屬卟啉聚憸亞胺的電子結(jié)構(gòu)和幾何構(gòu)象進行計算分析,發(fā)現(xiàn)金屬卟啉聚酰亞胺能級差比卟啉聚酰亞胺稍大,偶極矩也較大,導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移過程變的困難,所形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物更加穩(wěn)定。另外,隨著所絡(luò)合金屬功函的增加,金屬卟啉聚酰亞胺電子給受體之間的二面角增大,使得電子給受體之間的電荷轉(zhuǎn)移更加困難,所形成的電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物更加穩(wěn)定。結(jié)合卟啉聚酰亞胺和三種金屬卟啉聚酰亞胺的存儲性能,研究認(rèn)為,金屬離子在其中起內(nèi)橋的作用,降低了電子給受體之間電荷轉(zhuǎn)移的難度,在去掉外電場后,電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物能夠分解,使得器件從ON狀態(tài)回復(fù)到OFF狀態(tài)。本文探究了絡(luò)合不同金屬對卟啉聚酰亞胺存儲性能的影響及其機理,為設(shè)計合成具有不同存儲性能的聚酰亞胺基信息存儲材料提供新的研究思路,同時為實現(xiàn)具有光控行為的聚酰亞胺存儲材料提供研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

酰亞胺存儲機理逡逑導(dǎo)體存儲器與常見的無機硅基半導(dǎo)體存儲器存儲電荷的機導(dǎo)體的存儲器的存儲機理有電荷轉(zhuǎn)移、絲狀導(dǎo)電、載流子捕理等，而聚酰亞胺基的存儲材料主要涉及電荷轉(zhuǎn)移理論和絲機理。逡逑轉(zhuǎn)移機理逡逑胺基存儲材料的研究大多是基于電荷轉(zhuǎn)移機理的｜４９］。在外加物分子被激發(fā)，電子從電子給體轉(zhuǎn)移到電子受體上，形成電分子從低導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妼?dǎo)態(tài)，實現(xiàn)信息的寫入［２９］。通過密子的結(jié)構(gòu)模型進行模擬計算可以得到電子給受體單元的電其電荷轉(zhuǎn)移過程。當(dāng)施加的電壓高于閾值電壓時，，聚合物分子

可以發(fā)射出很強的磷光。卟啉是一個大環(huán)共軛結(jié)構(gòu)，利用紫外、熒光、磷光逡逑等手段都可以檢測到它的微小變化，是研宄分子傳感器的理想材料。呂媛媛等逡逑利用卟啉和４，４＇－二氨基二苯醚（ＯＤＡ）共聚的聚酰亞胺（見圖１－４）可以檢測微量逡逑的甲醇蒸汽，當(dāng)空氣中含有甲醇蒸汽時，其紫外光譜出現(xiàn)紅移，并且熒光強度降逡逑低。逡逑ｔ邐Ｈ邋＂Ｉ邋［＿邐ｆｆ邐ｆ邋＊逡逑Ｌ邋Ｉ邋ｇ邐Ｉ邋Ｉ邋Ｊｎ逡逑ｏ逡逑０ｒ＾逡逑Ｈ邋Ｍ逡逑0邋Ｗ邐ｃｉｓ－ＤＡＩＷ逡逑圖１－４卟啉化聚酰亞胺（ＰＰＩ）及其卟啉單體逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ邋ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ邋（ＰＰＩ）邋ａｎｄ邋ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ邋ｍｏｎｏｍｅｒ逡逑１．３．３．２光電導(dǎo)材料逡逑芳香性聚酰亞胺分子中的電子給受體之間可以形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物，在電場逡逑或紫外可見光的激發(fā)下，電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的形成使得聚酰亞胺表現(xiàn)出一定的光電逡逑導(dǎo)性能（非本征）。在均苯四甲酸二酐／二氨基二苯醚（ＰＭＤＡ／ＯＤＡ）聚酰亞胺中加入逡逑有機氨類小分子作為電子給體時，可以形成活化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O641.4;TB34

【參考文獻】

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本文編號：2638798