含有咔唑基团的异构化聚酰亚胺存储材料的合成与表征

摘要

我们生活的时代是互联网遍布的信息时代，因特网技术的不断改进与发展也使得以网络信息传输为基础的学习方式走进大众生活，同样丰富着人们学习新知识，掌握新技能的便捷途径，这些都对信息存储设备有着更高的要求。随着电子设备集成度的提高和信息存储密度的增大，半导体等传统材料的发展局限性也越来越明显的体现出来。因此，开发新型材料和存储技术以应对信息存取技术的发展成为学者们研究高密度信息存储材料的新方向。 在众多的新型存储材料中，聚酰亚胺等聚合物材料因其众多的优点引起了众多学者的关注。聚酰亚胺材料具有优异的热稳定性、化学稳定性和力学性能，能够保证信息存储的长期稳定性，并且聚酰亚胺能将电子给体和电子受体基团分别设计到二胺和二酐单体上，从而实现分子内的电荷转移，进而缩小信息存储点的尺寸，实现超高密度的信息存储。近年来众多研究人员通过结构设计，制备了许多电子给-受体型的聚酰亚胺存储材料并对其存储行为和机理进行了研究。本文着重研究了电子给体与电子受体间位置关系对存储行为的影响。 本文设计合成了三种以N-苯基咔唑为基本结构的二胺单体——N-(2，4-二氨基苯基)咔唑(2，4-DAPCz)、N-(4-氨基苯基)-3-氨基咔唑(3，4-DAPCz)、N-苯基-3，6-二氨基咔唑(3，6-DAPCz)，并将其做为电子给体基团与电子受体基团4，4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)制备出溶解性优异的聚酰亚胺。这三种体系的聚酰亚胺的电子给体基团分别位于聚合物的侧基、半主链和主链上，而电子受体基团均位于聚合物主链上，因此能够研究电子给体基团与聚合物主链的位置关系对其存储行为的影响。 以ITO/PI/Al为结构制备了三种异构化聚酰亚胺的存储器件，并通过半导体参数法测试了其存储行为。其中PI-2，4-DAPCz-6FDA体系聚酰亚胺表现出了WORM型存储行为，而PI-3，4-DAPCz-6FDA和PI-3，6-DAPCz-6FDA两种体系的聚酰亚胺均表现出了SRAM型的存储行为。通过计算机模拟结合实验测试结果分析其原因，PI-2，4-DAPCz-6FDA中电子给体基团的给电子能力最强，更倾向于形成稳定的电荷转移络合物，因而能表现的非易失性的WORM性能;反观PI-3，4-DAPCz-6FDA和PI-3，6-DAPCz-6FDA，其形成的电荷转移络合物的稳定性较差，从而表现出了易失性的SRAM性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 信息存储材料

1．2．1 电子信息存储类型的分类

1．2．2 信息存储材料的种类

1．3 聚合物存储材料

1．3．1 聚乙烯基咔唑类聚合物存储材料

1．3．2 聚酰亚胺类聚合物存储材料

1．3．3 其他类型聚合物存储材料

1．4 聚酰亚胺材料

1．5 本论文研究的主要内容

1．6 本文的创新之处

第二章 实验部分

2．1 实验药品及仪器

2．1．1 实验所用药品

2．1．2 实验仪器名称及其型号

2．2 异构化二胺单体的合成

2．2．1 N-(2，4-二氨基苯基)咔唑(2，4-DAPCz)的合成

2．2．2 N-(4-氮基苯基)-3-氨基咔唑(3，4-DAPCz)的合成

2．2．3 N-苯基-3，6-氮基咔唑(3，6-DAPCz)的合成

2．3 异构化聚酰亚胺的合成

2．4 异构化聚酰亚胺的表征方法

2．4．1 聚合物分子量测试

2．4．2 聚合物热稳定性分析

2．4．3 聚合物光学性能测试

2．4．4 聚合物电化学性能测试

2．4．5 聚合物存储行为测试

2．4．6 聚合物分子模拟

第三章 结果与讨论

3．1 异构化二胺单体的表征

3．1．1 N-(2，4-二氨基苯基)咔唑(2，4-DAPCz)的表征

3．1．2 N-(4-氨基苯基)-3-氨基咔唑(3，4-DAPCz)的表征

3．1．3 N-苯基-3，6-二氨基咔唑(3，6-DAPCz)的表征

3．2 异构化聚酰亚胺的结构表征

3．2．1 PI-2，4-DAPCz-6FDA的结构分析

3．2．2 PI-3，4-DAPCz-6FDA的结构分析

3．2．3 PI-3，6-DAPCz-6FDA的结构分析

3．3 异构化聚酰亚胺的热稳定性表征

3．4 异构化聚酰亚胺的的光学性能表征

3．5 异构化聚酰亚胺的的电化学性能表征

3．6 异构化聚酰亚胺的半导体参数测试

3．6．1 PI-2，4-DAPCz-6FDA的I-V测试

3．6．2 PI-3，4-DAPCz-6FDA的I-V测试

3．6．3 PI-3，6-DAPCz-6FDA的I-V测试

3．7 异构化聚酰亚胺的存储机理的研究

3．7．1 PI-2，4-DAPCz-6FDA的存储机理研究

3．7．2 PI-3，4-DAPCz-6FDA的存储机理研究

3．7．3 PI-3，6-DAPCz-6FDA的存储机理研究

3．7．4 异构化聚酰亚胺不同存储类型的原理分析

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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