具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物和垂直单分子膜忆阻器制造技术

本申请提供了一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物和垂直单分子膜忆阻器。具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物由两个互锁的大环分子组成，分别为含基团R2的环和含基团R1和R3的环，两个互锁的大环分子具有两个结合位点，能够通过栅调控驱动环状分子沿定环旋转。将上述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物应用于垂直单分子膜忆阻器，能够实现其高阻值与低阻值之间的转换调控。垂直单分子膜忆阻器包括自组装单分子膜层，自组装单分子膜层包括具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物；该化合物中的基团与源极通过化学键连接，含基团R1的环状结构与漏极之间存在范德华力作用，从而获得结构稳定的可通过栅极调控的垂直单分子膜忆阻器。可通过栅极调控的垂直单分子膜忆阻器。可通过栅极调控的垂直单分子膜忆阻器。

【技术实现步骤摘要】
具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物和垂直单分子膜忆阻器


[0001]本申请涉及电子器件
，特别是涉及一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物和垂直单分子膜忆阻器。

技术介绍

[0002]随着大数据时代的到来，人们对信息的处理、存储需求不断增加。存储器是信息处理和存储的核心部分，是信息技术产业的重要组成部分。自第一款存储器被专利技术至今，存储器不断向小型化发展，存储密度也不断增加。现有存储器中，基于半导体集成电路的传统信息存储器件，如晶体管以及电容式存储器等，在信息产业中占有非常重要的地位。然而，由于随着半导体制造工艺精度的提高，器件尺寸不断变小，而当源极、漏极之间的距离突破5nm以下，便会出现量子隧穿效应，影响器件性能，使得传统的半导体存储技术正面临着尺寸瓶颈、集成瓶颈等一系列瓶颈问题。
[0003]忆阻器是继电阻、电容、电感之后的第四种电路基本元件，其阻值可以通过外部施加电学信号进行调整，是一种具有记忆功能的非线性电阻。根据忆阻器阻值的高低状态，可以定义为二进制码“1”或“0”，从而实现存储功能。目前，忆阻器因其超快运行速度、微缩性好及功耗低等优点，已成为最具应用前景的下一代非易失性存储器之一。由单层分子构建的单分子膜忆阻器件具有尺寸小、功能性强、单位面积集成密度大等特点，这也为突破存储密度极限提供了可能，因此，开发一种新型的单分子膜忆阻器是十分必要的。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物和垂直单分子膜忆阻器，以获得结构稳定的可通过栅极调控的垂直单分子膜忆阻器。具体技术方案如下：
[0005]本申请的第一方面提供了一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物，其结构式如式A所示：
[0006][0007]其中，R1选自式I或式II所示基团，
[0008][0009]R2选自式III或式IV所示基团，
[0010][0011]R3选自式V或式VI所示基团，
[0012][0013]本申请的第二方面提供了一种垂直单分子膜忆阻器，其包括衬底，衬底包括衬底底层和氧化物层，衬底设置有贯穿氧化物层的盲孔；垂直单分子膜忆阻器还包括依次设置在盲孔中的源极、自组装单分子膜层、漏极，以及依次设置在漏极上的高介电固体栅和栅极；漏极覆盖盲孔孔口；自组装单分子膜层包括上述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中
的至少一种；具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中的基团与源极通过化学键连接，具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中含基团R1的环状结构与漏极之间存在范德华力作用。
[0014]本申请的第三方面提供了一种前述任一实施方案中的垂直单分子膜忆阻器的制备方法，其包括以下步骤：
[0015](1)在氧化物层上设置栅极的第一子区域，第一子区域为环形；
[0016](2)在环形的内环中设置盲孔，盲孔的底部露出衬底底层；
[0017](3)在盲孔中设置源极；
[0018](4)将具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物通过自组装设置在源极上形成自组装单分子膜；
[0019](5)在自组装单分子膜上设置漏极，使漏极覆盖盲孔孔口；
[0020](6)在漏极上设置高介电固体栅；
[0021](7)在高介电固体栅上设置栅极的第二子区域，得到垂直单分子膜忆阻器。
[0022]本申请的有益效果：
[0023]本申请提供了一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物和垂直单分子膜忆阻器。具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物由两个互锁的大环分子组成，分别为含基团R2的环和含基团R1和R3的环，两个互锁的大环分子具有两个结合位点，能够通过栅调控驱动环状分子沿定环旋转，从而将上述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物用于垂直单分子膜忆阻器，能够实现垂直单分子膜忆阻器的高阻值与低阻值之间的转换调控。垂直单分子膜忆阻器包括自组装单分子膜层，自组装单分子膜层包括具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物。具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中的基团与源极通过化学键连接，含基团R1的环状结构与漏极之间存在范德华力作用，从而获得结构稳定的可通过栅极调控的垂直单分子膜忆阻器。
[0024]当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0026]图1为本申请的具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中的环状分子沿定环旋转的示意图；
[0027]图2为本申请一些实施方案中的垂直单分子膜忆阻器的三维结构示意图；
[0028]图3为实施例1中的垂直单分子膜忆阻器的I
‑
V特性曲线。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本申请的第一方面提供了一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物，其结构式如式A所示：
[0031][0032]其中，R1选自式I或式II所示基团，
[0033][0034]R2选自式III或式IV所示基团，
[0035][0036]R3选自式V或式VI所示基团，
[0037][0038]例如，具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物选自式A1
‑
式A4所示的化合物：
[0039][0040][0041]本申请的第一方面提供的具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物，由两个互锁的大环组成，分别为含基团R2的环和含基团R1和R3的环，两个互锁的大环分子具有两个结合位点，能够通过栅调控驱动环状分子沿定环旋转。具体地，如图1所示，具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物得失电子的两种状态分别为31和32所示结构，圆环33表示含基团R1和R3的大环分子，方环34表示含基团R2的大环分子，得失电子(+e
‑
/－e
‑
)时，方环34能够在圆环33上定环旋转。将上述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物用于垂直单分子膜忆阻器，在栅调控驱动下，当具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物失去电子时，垂直单分子膜忆阻器处于高阻值状态，当具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物得到电子时，垂直单分子膜忆阻器处于低阻值状态，从而能够实现垂直单分子膜忆阻器的高阻值与低阻值之间的转换调控。具体地，A1和A3所示的化合物中分子通过电化学栅调控，方环34中四硫富瓦烯基团会失去电子，原结构无法稳定，因此方环34在圆环33上定环旋转。A2和A4分子所示的化合物中通过光调控诱导环间电子转移，在光诱导(例如可见光诱导)下方环3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物，其结构式如式A所示：其中，R1选自式I或式II所示基团，R2选自式III或式IV所示基团，R3选自式V或式VI所示基团，2.根据权利要求1所述的具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物，其中，所述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物选自以下式A1
‑
式A4所示的化合物：
3.一种垂直单分子膜忆阻器，其包括衬底，所述衬底包括衬底底层和氧化物层，所述衬底设置有贯穿所述氧化物层的盲孔；所述垂直单分子膜忆阻器还包括依次设置在所述盲孔中的源极、自组装单分子膜层、漏极，以及依次设置在所述漏极上的高介电固体栅和栅极；
所述漏极覆盖所述盲孔孔口；所述自组装单分子膜层包括权利要求1或2中所述的具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物；所述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中的基团与所述源极通过化学键连接，所述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物中含基团R1的环状结构与所述漏极之间存在范德华力作用。4.根据权利要求3所述的垂直单分子膜忆阻器，其中，所述自组装单分子膜由所述具有拓扑纠缠结构的[2]索烃化合物在所述源极上自组装得到。5.根据权利要求3所述的垂直单分子膜忆阻器，其中，所述源极的材料选自Au、Ag或Pt；所述化学键为Au
‑
S键、Pt
‑
S键或Ag
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S键。6.根据权利要求3所述的垂直单分子膜忆阻器，其中，所述高介电固...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾传成，周丽，李萌萌，郭雪峰，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：