含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法技术

本发明专利技术公开了含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法，所述记忆器件包括由下至上依次设置的ITO玻璃层、有机薄膜层、顶电极Al；所述顶电极Al呈圆柱状结构，所述顶电极Al通过导线与ITO玻璃层电连接；所述有机薄膜层的厚度为100‑150nm；所述顶电极Al的厚度为，100‑120nm；所述有机薄膜层由以4,7‑二（9‑苯基‑9H‑咔唑‑3‑基）苯并[c][1,2,5]噻二唑或4,7‑二（9‑苯基‑9H‑咔唑‑3‑基）苯并[c][1,2,5]硒二唑为单体的聚合物制成；制得的器件具有良好的记忆能力、可靠性及稳定性。

【技术实现步骤摘要】
含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法
本专利技术涉及记忆器件
，尤其涉及一种含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法。
技术介绍
咔唑及其衍生物是一类重要的含氮芳杂环化合物，其分子内含有较大的共轭体系和强的分子内电子转移，这种特殊的刚性稠环结构使咔唑类化合物表现出许多独特的性能及生物活性，在光电材料、染料、医药、超分子识别等多领域具有潜在的广泛应用。更为重要的是咔唑类化合物自身所具有的特定的、高度选择性的偶联反应位置，易于进行结构修饰，为设计新型咔唑衍生物提供了可行性。咔唑富含π电子，可以作为电子供体与电子受体结合，形成D-A型化合物，调节分子的HOMO和LUMO，进而调控材料的带隙结构、电荷传输能力、热稳定性以及光物理性能等。作为一类含氮芳杂环的物质，咔唑与它的衍生物在发光材料领域具有明显的优越性，其原料成本低且易于得到，以其为基元的化合物合成方便，稳定性好，而且因为其有较大的刚性平面，且分子间有着较大的共轭效应，电子转移能力强，对器件的研究与制备是十分有益处的，能够有效地提高它的性能与使用寿命。但现有技术中，大多数咔唑与它的衍生物的制备方法复杂，制作记忆器件的成本比较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术以苯并噻二唑或苯并硒二唑为核，N-苯基咔唑为端基，设计合成了四种具有D-A-D结构化合物，分别4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑(PCBT，供体在咔唑的三位上)或4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]硒二唑(PCBSe，供体杂原子由S替换成Se)，并采用电化学聚合方法的形式制备记忆器件的有机薄膜层，该有机薄膜层的厚度可以做到纳米级，具有很好的Flash储存性能，可重复对数据进行读取与擦除。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法，所述记忆器件包括由下至上依次设置的ITO玻璃层、有机薄膜层、顶电极Al；所述顶电极Al呈圆柱状结构，所述顶电极Al通过导线与ITO玻璃层电连接；所述有机薄膜层的厚度为100-150nm；所述顶电极Al的厚度为，100-120nm；所述有机薄膜层由以4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑或4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]硒二唑为单体的聚合物制成。所述聚合物单体4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑由以下步骤制得：在圆底烧瓶中加入0.02mol3-硼酸酯-N-苯基咔唑、0.01mol4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑、80mL2mol/L碳酸钠溶液和100mL的甲苯，并加入一定量的催化剂Pd(PPh3)4和一定量的促反应剂四正丁基氟化铵，其中所用催化剂Pd(PPh3)4与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的摩尔比为0.06：1，所用促反应剂四正丁基氟化铵与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的摩尔比为0.05：1；整个反应体系在氩气环境下搅拌加热回流48h，回流温度120℃，反应过程中溶液的颜色由黄色变为浅绿色；反应结束后，将混合液冷却至室温然后使用二次水反复萃取三次，分离出水相，萃取结束后，向有机相中加入二氯甲烷，使有机相全部溶解，用二氯甲烷冲洗三次，然后向混合液中加入无水硫酸镁，静置一会，进行减压抽滤，将得到的滤液使用旋转蒸发仪进行减压蒸馏，得到粗产品；将粗产品利用硅胶柱层析法分离纯化，分离过程中洗脱剂为正己烷和二氯甲烷的混合溶液，混合溶液中正己烷与二氯甲烷体积比为3:1，经纯化后最终得到黄色粉末状固体，4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑。所述聚合物单体4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]硒二唑由以下步骤制得：步骤1、4,7-二溴-2,1,3-苯并硒二唑的合成步骤1a、将0.02mol4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑、16g硼氢化钠和200mL的无水乙醇加入到500mL的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于恒温槽中剧烈搅拌反应48h；在反应过程中，16gNaBH4还原剂分三次加入到三口烧瓶中，每隔8h一次，搅拌的速率为250-300r/min；反应结束以后，将反应溶液直接倒入到适量的蒸馏水中，大量的白色絮状物析出，机械搅拌30分钟，之后减压抽滤得白色固体3,6-二溴-1,2-苯二胺；反应所得的产品在真空干燥箱内保存待用；步骤1b、取0.01mol3,6-二溴-1,2-苯二胺和适量的无水乙醇溶于烧瓶中，然后水浴加热至75-90℃，将0.01mol二氧化硒溶于适量的热水中，制成二氧化硒溶液，然后将二氧化硒溶液慢慢的加入到烧瓶中，在加入的过程中有黄色的不溶物出现，加完二氧化硒溶液后继续搅拌加热，温度控制在75-90℃，回流2h；反应结束以后，将反应溶液真空抽滤得到4,7-二溴-2,1,3-苯并硒二唑，其为黄色固体，然后醇洗3次，水洗3次，最终产物放入真空干燥箱内干燥，保存待用；步骤2、聚合物单体4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]硒二唑的合成在圆底烧瓶中加入0.02mol3-硼酸酯-N-苯基咔唑、0.01mol4,7-二溴-2,1,3-苯并硒二唑、60mL2mol/L碳酸钠溶液和100mL的甲苯，并加入一定量的催化剂Pd(PPh3)4和一定量的促反应剂四正丁基氟化铵，其中所用催化剂Pd(PPh3)4与4,7-二溴-2,1,3-苯并硒二唑的摩尔比为0.08：1，所用促反应剂四正丁基氟化铵与4,7-二溴-2,1,3-苯并硒二唑的摩尔比为0.05：1；整个反应体系在氩气环境下搅拌加热回流48h，回流温度120℃，反应过程中溶液的颜色由黄色变为浅绿色；反应结束后，将混合液冷却至室温然后使用二次水反复萃取三次，分离出水相，萃取结束后，向有机相中加入二氯甲烷，使有机相全部溶解，用二氯甲烷冲洗三次，然后向混合液中加入无水硫酸镁，静置一会，进行减压抽滤，将得到的滤液使用旋转蒸发仪进行减压蒸馏，得到粗产品；将粗产品利用硅胶柱层析法分离纯化，分离过程中洗脱剂为正己烷和二氯甲烷的混合溶液，混合溶液中正己烷与二氯甲烷体积比为3:1，经纯化后最终得到黄色粉末状固体，4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]硒二唑。本专利技术的另一目的是提供含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法的制备方法，包括如下步骤：步骤1、ITO玻璃清洗ITO玻璃在使用之前先进行清洗去除表面杂质，按去离子水、丙酮、异丙醇以及甲醇的顺序进行超声清洗，每次30min，最后再以氮气吹干；步骤2、有机薄膜制备将步骤1处理后的ITO玻璃及一定量的4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑或4,7-二(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯并[c][1,2,5]硒二唑聚合物单体进行电化学聚合成膜；步骤3、顶电极Al的制备将载有有机膜的ITO玻璃放入热蒸发设备中，抽取真空至压强为5.0×10-4Pa，沉积速率保持在4-6nm/min，沉积时间为20-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法，其特征在于：所述记忆器件包括由下至上依次设置的ITO玻璃层、有机薄膜层、顶电极Al；所述顶电极Al呈圆柱状结构，所述顶电极Al通过导线与ITO玻璃层电连接；所述有机薄膜层的厚度为100‑150nm；所述顶电极Al的厚度为，100‑120nm；所述有机薄膜层由以4,7‑二（9‑苯基‑9H‑咔唑‑3‑基）苯并[c][1,2,5]噻二唑或4,7‑二（9‑苯基‑9H‑咔唑‑3‑基）苯并[c][1,2,5]硒二唑为单体的聚合物制成。

【技术特征摘要】
1.含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法，其特征在于：所述记忆器件包括由下至上依次设置的ITO玻璃层、有机薄膜层、顶电极Al；所述顶电极Al呈圆柱状结构，所述顶电极Al通过导线与ITO玻璃层电连接；所述有机薄膜层的厚度为100-150nm；所述顶电极Al的厚度为，100-120nm；所述有机薄膜层由以4,7-二（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯并[c][1,2,5]噻二唑或4,7-二（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯并[c][1,2,5]硒二唑为单体的聚合物制成。2.根据权利要求1所述的含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法，其特征在于：所述聚合物单体4,7-二（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯并[c][1,2,5]噻二唑由以下步骤制得：在圆底烧瓶中加入0.02mol3-硼酸酯-N-苯基咔唑、0.01mol4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑、80mL2mol/L碳酸钠溶液和100mL的甲苯，并加入一定量的催化剂Pd(PPh3)4和一定量的促反应剂四正丁基氟化铵，其中所用催化剂Pd(PPh3)4与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的摩尔比为0.06：1，所用促反应剂四正丁基氟化铵与4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的摩尔比为0.05：1；整个反应体系在氩气环境下搅拌加热回流48h，回流温度120℃，反应过程中溶液的颜色由黄色变为浅绿色；反应结束后，将混合液冷却至室温然后使用二次水反复萃取三次，分离出水相，萃取结束后，向有机相中加入二氯甲烷，使有机相全部溶解，用二氯甲烷冲洗三次，然后向混合液中加入无水硫酸镁，静置一会，进行减压抽滤，将得到的滤液使用旋转蒸发仪进行减压蒸馏，得到粗产品；将粗产品利用硅胶柱层析法分离纯化，分离过程中洗脱剂为正己烷和二氯甲烷的混合溶液，混合溶液中正己烷与二氯甲烷体积比为3:1，经纯化后最终得到黄色粉末状固体，4,7-二（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯并[c][1,2,5]噻二唑。3.根据权利要求1所述的含有聚合物纳米薄膜的三明治结构记忆器件及制备方法，其特征在于：所述聚合物单体4,7-二（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯并[c][1,2,5]硒二唑由以下步骤制得：步骤1、4,7-二溴-2,1,3-苯并硒二唑的合成步骤1a、将0.02mol4,7-二溴-2,1,3-苯并噻...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋雪晶，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44