一种存储介质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种存储介质及其制备方法。本发明专利技术所提供的存储介质，是在电荷转移复合物上设有纳米尺度的信息孔阵，所述信息孔的直径为３－３０ｎｍ；所述电荷转移复合物的电子受体为７，７，８，８－四氰基对亚甲基苯醌或其衍生物，所述电荷转移复合物的电子给体选自四硫富瓦烯、四硫富瓦烯衍生物、有机铵、烷基取代的吗啉、烷基取代的吡啶、有机磷化合物或有机硫化合物。按如下过程进行制备：将电荷转移复合物固定于扫描隧道显微镜上，启动扫描隧道显微镜的刻写模式，控制扫描隧道显微镜的针尖的运动，在电荷转移复合物和针尖之间施加电压脉冲，在电荷转移复合物上写入信息孔阵。本发明专利技术的存储介质具有存储密度高，稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
目前，商品化的磁学存储技术和光学存储技术的存储单元是微米级，其存储密度在108bit/cm2左右。由于超顺磁效应的限制和光衍射效应的限制，它们的存储密度基本上达到了存储极限，在原有基础上的技术发展已经很难满足信息科技的迅猛发展的需求。近一、二十年来，新型的超高密度的信息存储方法和存储介质的研制一直受到人们的广泛关注，并仍在不断地研究。上世纪八十年代，具有原子级分辨能力和纳米级加工能力的扫描探针显微镜(SPM)主要包括扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的专利技术为实现全新的超高密度信息存储提供了契机。SPM信息存储技术就是将传统的存储方法与SPM相结合，将SPM的实空间高分辨特性转化为信息的超高密度存储，其基本原理是利用扫描探针在存储介质表面附近产生局域化的强电场，或施加一个局域化的机械作用力，或通过隧道电流(或场发射电流)向表面发射极微细的低能电子束，从而诱导材料表面发生的高度局域化的物理或化学变化，形成纳米尺度的信息点。SPM存储技术的最显著的优点是超大存储容量，可以实现纳米级乃至单个原子水平的信息存储，存储密度高达1010-1014bit/cm2(M.Cavallini，F.Biscarini，S.León，F.Zerbetto，G.Bottari，D.A.Leigh，Science 2003，299，531；H.M.Wu，Y.L.Song，S.X.Du，H.W.Liu，H.J.Gao，L.Jiang，D.B.Zhu，Adv.Mater.2003，15，1925；G.Binning，M.Despont，U.Drechsier，W.Haberie，M.Lutwyche，P.Vettiger，H.J.Mamin，B.W.Chui，T.W.Kenny，Appl.Phys.Lett.1999，74，1329)。STM的显著特点之一是可以在针尖和基底之间获得高度局域化的电流束，电流流经基底时就会产生焦耳热效应，可引起基底的局域温度的升高(J.Nakamura，M.Miyamoto，S.Hosaka，H.Koyanagi，J.Appl.Phys.1995，77，779；D.Saluel，J.Daval，B.Béchevet，C.Germain，B.Valon，J.Magnet.Magnet.Mater.1999，193，488)。通常，电流焦耳热引起基底温度升高的程度严格依赖于输入电流的能量和基底材料固有的物理性质。对于大多数金属晶态基底材料而言，因为其热导率和电子平均自由程都足够大，由STM微细电流的焦耳热引起的基底材料的局域温度升高较小，相对于基底材料本身熔沸点而言可以忽略不计(Ph.Avouris，Acc.Chem.Res.1995，28，95)。因此难于在这类材料上利用STM电流热效应形成高密度的信息点阵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种信息存储密度高的存储介质及其制备方法。本专利技术所提供的存储介质，是在电荷转移复合物上设有纳米尺度的信息孔阵，所述信息孔的直径为3-30nm；所述电荷转移复合物的电子受体为7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌或其衍生物，所述电荷转移复合物的电子给体选自四硫富瓦烯、四硫富瓦烯衍生物、有机铵、烷基取代的吗啉、烷基取代的吡啶、有机磷化合物或有机硫化合物。其中，所述电荷转移复合物是按如下方法制备的将所述电子受体的乙腈溶液，在微沸状态下与所述电子给体的乙腈溶液混合，回流反应，然后在室温下静置，得到所述电荷转移复合物的晶体。更具体地，所述电荷转移复合物包括二甲铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二乙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二丙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二异丙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二丁铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、三乙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二甲基丁基铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、三甲铵-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、二甲基乙基铵-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、二甲基异丙基铵-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、四甲基乙基二铵-碘-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二(三乙烯基二铵)-三(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基三苯基鏻-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、四乙基铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、乙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二甲基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基乙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基丙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、乙基丙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、乙基吡啶-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、四硫富瓦烯-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、或三甲基锍-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌。本专利技术的存储介质可按照如下步骤进行制备将所述电荷转移复合物固定于扫描隧道显微镜上，启动所述扫描隧道显微镜的刻写模式，控制所述扫描隧道显微镜的针尖的运动，在所述电荷转移复合物和所述针尖之间施加电压脉冲，在所述电荷转移复合物上写入所述信息孔阵。其中，扫描隧道显微镜的针尖材料常用为铂铱合金、碳纳米管、钨、金。所述电压脉冲的脉冲高度为3-10伏特，脉冲持续时间为100微秒-1毫秒。本专利技术利用STM的电流热效应诱导含低沸点组分的二元或三元有机电荷转移复合物的存储介质发生局域热化学气化分解反应，在存储介质表面形成纳米级小孔而实现超高密度的信息写入。本专利技术方法有以下优点第一，本专利技术采用的热源是STM针尖发射的极微细的低能电子束，这不同于商品化的光盘写入所用的聚焦激光束。由于没有光衍射效应的制约，只要存储材料的热扩散率足够低，所获得的信息点尺寸可达到纳米级，理论上信息点尺寸可以达到分子级，目前信息点直径一般为30纳米以下，其中已获得的最小信息点仅为3纳米左右，若存储点之间的间距设定为3纳米，那么每平方厘米可以有约1013个存储点，即1013bit/cm2，存储密度远高于商品化的光盘。第二，由于电荷转移复合物的电阻远大于针尖材料，在进行信息存储过程中，同时流经针尖与电荷转移复合物的电流所产成的焦耳热主要耗散在电荷转移复合物中，而电荷转移复合物热分解温度一般约为200-300℃，远低于针尖材料的熔点，这样可以大大避免了针尖的受热形变，写入可靠性和稳定性高，可达100％。此外热分解后释放低沸点产物，从表面逃逸出来，所形成的信息孔洞的稳定性好；第三，所用到的存储材料可设计性强，可以通过对电荷转移复合物分子结构的设计和对电荷给体的沸点、给受体键合强度等参数的筛选，控制存储阈值的大小，优化材料的存储性能。附图说明图1为本专利技术原理的示意图；图2为本专利技术实施例1存储介质DBA(TCNQ)2表面的STM成像及在其上进行信息存储的照片；图3为本专利技术实施例2存储介质DMM(TCNQ)2表面的STM成像及在其上进行信息存储的照片；图4为本专利技术实施例3存储介质TMA-TCNQ-I表面的STM成像及在其上进行信息存储的照片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储介质，是在电荷转移复合物上设有纳米尺度的信息孔阵，所述信息孔的直径为３－３０ｎｍ；所述电荷转移复合物的电子受体为７，７，８，８－四氰基对亚甲基苯醌或其衍生物，所述电荷转移复合物的电子给体选自四硫富瓦烯、四硫富瓦烯衍生物、有机铵、烷基取代的吗啉、烷基取代的吡啶、有机磷化合物或有机硫化合物。

【技术特征摘要】
1.一种存储介质，是在电荷转移复合物上设有纳米尺度的信息孔阵，所述信息孔的直径为3-30nm；所述电荷转移复合物的电子受体为7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌或其衍生物，所述电荷转移复合物的电子给体选自四硫富瓦烯、四硫富瓦烯衍生物、有机铵、烷基取代的吗啉、烷基取代的吡啶、有机磷化合物或有机硫化合物。2.根据权利要求1所述的存储介质，其特征在于所述电荷转移复合物是按如下方法制备的将所述电子受体的乙腈溶液，在微沸状态下与所述电子给体的乙腈溶液混合，回流反应，然后在室温下静置，得到所述电荷转移复合物的晶体。3.根据权利要求2所述的存储介质，其特征在于所述电荷转移复合物为二甲铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二乙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二丙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二异丙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二丁铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、三乙铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二甲基丁基铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、三甲铵-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、二甲基乙基铵-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、二甲基异丙基铵-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、四甲基乙基二铵-碘-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二(三乙烯基二铵)-三(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基三苯基鏻-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、四乙基铵-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、乙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、二甲基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基乙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、甲基丙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、乙基丙基吗啉-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、乙基吡啶-二(7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌)、四硫富瓦烯-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌、或三甲基锍-碘-7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌。4.根据权利要求1或2或3所述的存储介质，其特征在于所述存储介质按照如下步骤进行制备将所述电荷转移复合物固定于扫描隧道显微镜上，启动所述扫描隧道显微镜的刻写模式，控制所述扫描隧道显微镜的针尖的运动，在所述电荷转移复合物和所述针尖之间施加电压脉冲，在所述电荷转移复合物上写入所述信息孔阵。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠范，陈海峰，彭海琳，于学春，冉纯博，雷晓钧，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]