Synthesis,Properties Investigation and Molecular Simulation of Donor--Acceptor Functional Polyimides for Organic Electronic Mem.pdf

1、本研究旨在探討功能性聚酰亞胺和酰亞胺的電子供體-受體(D-A)部分的作用，以克服現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制中的缺陷。功能性聚酰亞胺的存儲(chǔ)性能主要取決于D-A單元的性質(zhì)。在所有可供選擇的存儲(chǔ)材料中，由于在單分子中含有電子供體(D)和電子受體(A)的供體-受體型有機(jī)化合物具備化學(xué)結(jié)構(gòu)的可修飾性和存儲(chǔ)性能的可調(diào)性而被認(rèn)為是最有前景的選擇。為了最大限度地減少因D-A單元間的化學(xué)反應(yīng)而帶來(lái)的結(jié)構(gòu)障礙，設(shè)計(jì)了一種新的基于卟啉的聚合物NH-Por-6FDA，通

2、過(guò)使用過(guò)渡金屬改變卟啉的核心原子(Zn-Por-6FDA)從而使其表現(xiàn)不同的存儲(chǔ)性能。為了研究非對(duì)稱苝酰亞胺中的供體-受體電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制，還使用基于三苯胺(TPA)的非對(duì)稱苝酰亞胺(AsPDI)設(shè)計(jì)了另一個(gè)課題。這種基于三苯胺(TPA)的苝酰亞胺在施加電壓時(shí)表現(xiàn)出了優(yōu)異的存儲(chǔ)性能。通過(guò)增加其供體-受體比例，聚合物的存儲(chǔ)性能從非易失性的WORM型變?yōu)榉且资钥芍貜?fù)寫入的Flash型和易失性的SRAM型。
　　設(shè)計(jì)了兩種新型可溶的聚酰亞

3、胺(PIs)用于聚合物存儲(chǔ)性能研究，分別為NH-Por-6FDA和Zn-Por-6FDA，其中前者使用5，15-二（4'-氨基苯基）-10，20-二苯基卟啉(trans-DATPP)為電子供體，4，4'-（六氟異丙烯基）二鄰苯二甲酸酐(6FDA)為電子受體，后者的電子供體為Zn-trans-DATPP，通過(guò)縮聚合成兩種聚酰亞胺。這兩種聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)大部分相同，只不過(guò)Zn-Por-6FDA中有鋅離子（Zn2+）絡(luò)合到卟啉中心。電性能結(jié)果

4、表明，基于NH-Por-6FDA制備的三明治存儲(chǔ)器件表現(xiàn)出雙向非易失性的一次寫入多次讀取（WORM）特性，而Zn-Por-6FDA表現(xiàn)出完全不同的易失性靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)(SRAM)特性。兩種聚合物存儲(chǔ)器件都具有高達(dá)106的開(kāi)/關(guān)電流比，并且在108個(gè)讀取周期內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性，在4000s的掃描時(shí)間內(nèi)電流沒(méi)有發(fā)生任何衰減。而光物理特性，電化學(xué)特性和分子模擬的結(jié)果闡明了聚合物的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程(CT)與電子給體/受體功能對(duì)電雙穩(wěn)態(tài)特性的

5、影響。研究表明，在卟啉中心插入的鋅離子形成了一個(gè)內(nèi)部電極，并在電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程中起橋接作用，這將同時(shí)有利于正向CT和反向CT，因而導(dǎo)致Zn絡(luò)合之后聚合物存儲(chǔ)性能發(fā)生由WORM向SRAM的轉(zhuǎn)變。這個(gè)結(jié)果表明絡(luò)合金屬會(huì)對(duì)存儲(chǔ)性能產(chǎn)生顯著影響，這將吸引更多的研究人員使用過(guò)渡金屬來(lái)制備具有理想存儲(chǔ)特性的器件。
　　在本研究中，制備了三種具有不同的電子給受體比例的非對(duì)稱苝酰亞胺(AsPDIs)用于存儲(chǔ)性能研究，它們分別為線型(PDI-ATPA)

6、，V型(PDI-DATPA)和星型(PDI-TATPA)。三種苝酰亞胺分別通過(guò)電子給體4-氨基三苯胺(ATPA)，4，4'-二氨基三苯基胺(DATPA)，4，4'，4"-三氨基三苯基胺（TATPA）和電子受體N-(2-乙基己基)-3，4，9，10-苝四甲酸-3，4-酐-9，10-酰亞胺(AsPDA)縮合聚合而成。電流-電壓(I-V)曲線的結(jié)果表明，基于PDI-ATPA，PDI-DATPA和PDI-TATPA的存儲(chǔ)器件分別具有WORM，F(xiàn)