一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备及在存储器中的应用制造技术

本发明专利技术提供一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，包括以下步骤：S1，在玻璃容器中加入甲醇和水的混合溶剂，然后将1,3,6,8‑四磷酸芘、1,1'‑双(4‑羧基苄基)‑4,4'‑联吡啶二氯化物以及钴盐加入到上述甲醇和水混合液中，超声处理5～15分钟；S2，将玻璃容器进行密封，然后置于烘箱，从室温加热至60～100℃，保温24～36h，冷却至室温；S3，将溶液过滤得固体，用蒸馏水洗涤固体，在室温下自然干燥，得到块状橘色晶体，即为所述电致阻变的聚索烃型晶态材料。由该材料制备的电致阻变的有机介质存储器的制作工艺简单，开关比高，操作电压低，性能稳定。

The preparation and application of a kind of polysiloxane crystal material with electrical resistance

【技术实现步骤摘要】
一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备及在存储器中的应用
本专利技术涉及一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备及应用，属于信息存储

技术介绍
作为现代信息技术的基础，信息存储器是需求量最大的电路产品之一，有着巨大的市场。随机阻变存储器(RRAM)因具有存储密度高，数据写入与读取速度快，可重复擦写，多级存储以及三维堆积等众多优点，被认为是下一代存储器的有力候选者，各大跨国公司及各国科研机构都对RRAM进行大量的研究。目前作为阻变存储器材料的介质可以是传统半导体，过渡金属氧化物，电解质和有机物等等。但无机物介质一般需要较大的形成(forming)电压和set电压，这造成了能耗的上升，并且其机械柔性较差。因此随着柔性电子器件的发展，使得人们对于基于有机物的存储器等有机电子学器件的需求增大。同时，有机材料具有种类繁多，易于修饰和处理，制备方法简单，成本低等特点，但目前有许多有机材料也存在电阻转换(RS)性能较差以及RRAM的转换机制仍不清楚以及载流子的无序排列或固有的结构复杂性等缺点。金属有机框架材料(MOF)因其具有结晶性好，结构可控，结构可视化等优点，近年来逐步被应用于RRAM研究。而与MOF和COF一样，有机离子晶体也是由离散的分子模块自组装而成的。尽管在质子传导、小分子分离、传感等领域发现了有机离子晶体的杰出特性。但据我们所知，有机离子晶体是由离散的结构单元之间弱的氢键连接，其稳定性相对较差，因此目前将有机离子晶体应用于RRAM领域的材料是非常罕见的。“环环相扣”的分子，包括索烃以及轮烷、分子结等在内的机械互锁分子(mechanicallyinterlockedmolecule，MIM)不只具有漂亮的结构，而且潜在应用领域也不少，也因此受到越来越多的关注。相比聚轮烷，理论研究表明具有“环环相扣”拓扑结构的真正聚合物“链”——聚索烃同样具有极大应用潜力，但到目前聚索烃的应用研究显得十分冷清，其中最重要的原因在于聚索烃的合成一直是个巨大的挑战。而目前具有确定晶体结构的聚索烃合成未见诸报道，将聚索烃应用于有机介质存储器中的报道更是未见诸报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备及应用，可以有效解决上述问题。本专利技术是这样实现的：一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，包括以下步骤：S1，向容器中加入甲醇和水的混合溶剂，然后将1,3,6,8-四磷酸芘、1,1'-双(4-羧基苄基)-4,4'-联吡啶二氯化物以及钴盐加入到上述甲醇和水混合液中，超声处理5～15分钟；S2，将容器进行密封，然后置于烘箱，从室温加热至60～100℃，保温24～36h，冷却至室温；S3，将溶液过滤得固体，用蒸馏水洗涤固体，在室温下自然干燥，得到块状橘色晶体，即为所述电致阻变的聚索烃型晶态材料。作为进一步改进的，所述水和甲醇的体积比为5：2～3。作为进一步改进的，所述1,3,6,8-四磷酸芘、钴盐、1,1'-双(4-羧基苄基)-4,4'-联吡啶二氯化物、甲醇和水的混合溶剂的物质的量之比为1：2：4：1370-1500。作为进一步改进的，所述钴盐为六水合氯化钴。本专利技术还提供一种应用上述电致阻变的聚索烃型晶态材料制备的电致阻变的有机介质存储器，包括绝缘衬底、第一电极层、中间层和第二电极层，所述第一电极层设在所述绝缘衬底的上表面，所述中间层设在所述第一电极层的上表面，第二电极层设在中间层的上表面，第一电极层和第二电极层之间施加电压信号，所述中间层采用所述的电致阻变的聚索烃型晶态材料制成。作为进一步改进的，所述的第一电极层和第二电极层由铝、铱、铂、金、银、铜、铁、钴、镍、锌、钨、多晶硅、氮化钽、氮化钛中的一种或者多种材料制成。作为进一步改进的，所述的电致阻变的聚索烃型晶态材料存在沿b轴的不连续电子传输通道。作为进一步改进的，所述中间层沿所述电致阻变的聚索烃型晶态材料的b轴方向放置在所述第一电极层和所述第二电极层之间。作为进一步改进的，所述的电压信号为脉冲电压或者直流扫描电压。本专利技术的有益效果是：本专利技术的电致阻变的聚索烃型晶态材料是由氢键和π-π相互作用形成聚索烃型平面层，再通过π-π相互作用连接而成的块状橘色晶体，命名为FJU-2。中间层的FJU-2材料存在沿b轴的不连续短程π链碎片，而该π链碎片在外电场作用下能够实现不连续到连续的切换，从而使载流子传递畅通无阻，实现阻变行为。本专利技术利用聚索烃型晶态材料FJU-2作为中间层材料制备的电致阻变的有机介质存储器，在直流电压连续扫描激励下表现出优异的高低阻态之间的转变和记忆效应，其存储窗口值大于108，达到可使用标准。在连续100次的高低阻态循环中，材料的高阻态和低阻态电阻值表现出良好的稳定性和记忆效应。同时，由于本专利技术基于调控电子转移路径的π-π相互作用来实现其阻变特性，有效降低了该阻变存储器的操作电压(～0.6V)。本专利技术以其制作工艺简单，开关比高，操作电压低，性能稳定的优点，可以作为一种有效的信息存储器件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的电致阻变的有机介质存储器的结构示意图。图2为本专利技术的电致阻变的聚索烃型晶态材料沿其b轴的三维堆积图及不连续的π-π堆积电子传输通道示意图。图3为本专利技术的电致阻变的聚索烃型晶态材料FJU-2沿b晶轴方向的I-V特性测试结果图。图4为本专利技术的电致阻变的聚索烃型晶态材料的电压循环扫描的电阻值。图5为本专利技术的电致阻变的有机介质存储器的统计阈值与电压的关系图。图6为本专利技术的电致阻变的具有聚索烃结构的有机存储器的存储保持性的测试结果图之一。图7是为本专利技术的电致阻变的具有聚索烃结构的有机存储器的存储保持性的测试结果图之二。附图标记：绝缘衬底1、第一电极层2、中间层3、第二电极层4。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1，向容器中加入甲醇和水的混合溶剂，然后将1,3,6,8-四磷酸芘、1,1'-双(4-羧基苄基)-4,4'-联吡啶二氯化物以及钴盐加入到所述的甲醇和水混合液中，超声处理5～15分钟；/nS2，将容器进行密封，然后置于烘箱，从室温加热至60～100℃，保温24～36h，冷却至室温；/nS3，将溶液过滤得固体，用蒸馏水洗涤固体，在室温下自然干燥，得到块状橘色晶体，即为所述电致阻变的聚索烃型晶态材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，向容器中加入甲醇和水的混合溶剂，然后将1,3,6,8-四磷酸芘、1,1'-双(4-羧基苄基)-4,4'-联吡啶二氯化物以及钴盐加入到所述的甲醇和水混合液中，超声处理5～15分钟；
S2，将容器进行密封，然后置于烘箱，从室温加热至60～100℃，保温24～36h，冷却至室温；
S3，将溶液过滤得固体，用蒸馏水洗涤固体，在室温下自然干燥，得到块状橘色晶体，即为所述电致阻变的聚索烃型晶态材料。


2.根据权利要求1所述的电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，其特征在于：所述水和甲醇的体积比为5：2～3。


3.根据权利要求1所述的电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，其特征在于：所述1,3,6,8-四磷酸芘、钴盐、1,1'-双(4-羧基苄基)-4,4'-联吡啶二氯化物、甲醇和水的混合溶剂物质的量之比为1：2：4：1370-1500。


4.根据权利要求1所述的电致阻变的聚索烃型晶态材料的制备方法，其特征在于：所述钴盐为六水合氯化钴。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张章静，陈施敏，项生昌，姚梓竹，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35