新型共轭有机材料设计合成及对纳米结构器件三位电存储性能的调控研究和传导机理研究

本项目主要设计合成系列含大π共轭结构的有机化合物，制备具有纳米尺寸的"金属/有机材料/金属"三明治结构的器件，通过真空沉积和溶液加工技术等精细成膜技术手段研究分子在中间层有机薄膜中排列的有序程度和堆积方式。通过对系列分子结构、分子在薄膜中的堆积形态及器件电学性能关系的研究，总结分子结构对器件性能的调控规律，目的是为设计合成具有"0"、"1"、"2"三位数值存储功能的有机材料建立基本的理论指导，寻找三位存储材料的最佳设计和合成工艺条件。此外通过AFM、TEM、SEM等微观结构的表征手段研究不同的分子结构和成膜技术对所成薄膜质量的影响，解释器件实现OFF态到ON态转变的机理，并且通过制备不同的金属电极研究他们对ON/OFF电流比、开关响应时间、存储稳定性的影响，最终系统地研究和总结出适合今后超高密度信息存储器件- - - - 三位数值存储器件的最优制备工艺条件。

本项目在前期具有三进制信息存储材料研发的基础上，进一步通过分子结构的设计合成，通过分子结构的平面性、分子结构中柔性链的长短、分子共轭链长短、推拉电子基团的连接基团等因素的改变调控分子在薄膜中排列有序程度、堆积紧密程度以及薄膜的表面形貌等性能，总结分子结构和薄膜质量及器件稳定性能之间的关系，总结出了分子具备多进制信息存储功能的必要条件除了前期提出的分子结构中必须具有两个吸电子能力不同的吸电子基团以外，还和吸电子基团在分子骨架中的分布位置、分子在薄膜中能否有序排列有着紧密的联系，特别是分子在薄膜中的排列有序程度及排列方向对所制备的器件的多进制存储单元系的成功率影响巨大。在结构设计及成膜控制影响三进制信息存储规律的基础上，我们进一步设计合成了具有稳定四进制信息存储功能的分子材料，一方面证明了本项目所确立的多进制信息存储材料设计理论的正确性，另一方面为更多进制的超高密度信息存储有机材料的研制奠定了材料设计的基础。