电多稳态金属芳炔聚合物有机存储材料设计、合成及应用研究

Multilevel organic semiconductive polymers exhibit unparalleled advantages in the application of flexible, printable and multilevel high-density data storage, due to their smart molecular structure design, solution processability and film-forming property, etc. In last decade, metallopolyynes have attracted wide attention and become a hot spot in the research field of organic optoelectronics because of their unique structure and novel optical, electronic and magnetic properties, etc. However, so far, applications of metallopolyynes in organic memory are rarely reported. Hence, we are planning to design and synthesize several series of conjugated metallopolyynes, achieve ternary or multi-level metallopolyynes-based electronic memory materials and devices by introducing two or more charge transport pathways or mechanisms in one single polymer. Furthermore, we will study the structure-property relationship by deeply analysis of the experimental data and theoretical calculation, build the molecular design theory of metallopolyynes with electrical multistability, and provide rich and solid experimental and theoretical proofs for application of metallopolyynes in high-density organic electronic memory. Moreover, this project will also provide a new insight for the research and development of multilevel polymer electrical memory materials, which allows this program is of high scientific research value and practical meaning.

电多稳态有机半导体聚合物由于其分子结构设计可调、溶液可处理及成膜性能，在柔性、可打印和多阶高密度信息存储应用方面显示出无可比拟的优势。金属芳炔类聚合物由于其独特新颖的结构和光电磁等性质，在过去十年间引起了广泛的关注并成为有机光电研究领域的热点之一，然而目前为止，基于金属芳炔类聚合物的有机电存储应用还鲜有报道。因此本项目拟设计并合成多个系列具有共轭结构的金属芳炔类聚合物，将两种或两种以上电荷传导途径或机制引入单一分子中，从而实现三阶或多阶金属芳炔类聚合物电存储材料和器件。同时我们将结合实验数据和理论计算分析，搭建构效关系，建立电多稳态金属芳炔类聚合物的分子设计原理，为金属芳炔类聚合物在高密度有机电存储领域的应用提供坚实的实验和理论依据，也为多阶聚合物电存储材料的研发提供一条新的研究思路，从而使得该项目具有较高的科学研究价值和现实意义。

阻变随机存储器(RRAM)中活性层材料的研发是实现产业化应用一个至关重要的问题。金属芳炔类聚合物由于其独特新颖的结构和光电磁等性质，在过去十年间引起了广泛的关注并成为有机光电研究领域的热点之一。其中，通过改变金属中心原子、金属辅助配体以及共轭连接单元的种类和数目，可以实现金属芳炔类聚合物光电磁性质的相应调控。本项目设计并合成多个系列具有共轭结构的金属芳炔类聚合物，通过在同一分子中引入具有氧化还原性质、D-π-A结构和场致构象转变等性质的功能单元形成多种导电机制，其中分子中的金属原子的种类和位置会影响分子的导电性，同时分子中给受体基团可以调节存储器件的开关电流比。为了更深入优化含金属化合物电存储材料结构和性能，本项目还设计合成多个系列D-A型小分子材料，通过改变分子中末端官能团的类型来探究末端官能团电子效应和空间位阻效应对电存储器件性能的影响机制。因此，本项目致力于研究多种导电机制并存的有机半导体材料，实现高性能器件的制备，并通过理论计算和系统分析探究电荷传导机制，搭建构效关系，建立高性能电存储材料的设计原理，使得本项目具有较高的科学研究价值和现实意义。