[发明专利]电三稳态的材料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电存储材料，具体涉及一种电三稳态的材料及其制备方法。

背景技术

信息存储技术先后经历了磁存储和光存储两个阶段，它们能够进行信息存 储的机理分别是利用磁性材料的顺反磁性和光活性材料对于涉激光的响应来完 成“0”和“1”二位数据存储，信息存储单元的大小对应着最小磁性颗粒的大 小和光信号的干涉波长。由于磁性颗粒越小受外界磁场环境的影响越大以及光 波长的固定范围使得材料的信息存储密度受到一定的限制，目前能够达到的存 储密度的极限是三维光存储和全息存储约为1000Gbit/cm3，从而造成了信息爆 炸式的增长和电子器件不断微型化需求之间的矛盾。因此超高密度的信息存储 技术近年来成为材料和器件专家研究的热点。

基于“电极/有机半导体材料/电极”三明治结构的器件是潜在的超高密度数 据存储的研究方向，其原理是器件在一个连续电压扫描下，中间层有机半导体 由电流较小的状态(OFF态)瞬间转变为电流较大的状态(ON态)，这两种状 态即使在电场撤除后也能保持稳定或者在恒定电场强度下保持相对稳定，具有 这种功能的有机半导体被称为“电双稳态有机半导体材料(Organic Bistable Materials)”，OFF和ON两种状态相对于数据存储即为“O”和“1”两种状态。 利用这种三明治结构的器件由下而上的制作过程及有机材料良好的机械性能和 可大面积制作的性能，器件制作可层层堆积最终拓展为如图1所示的闩型结构 的三维器件，包括：基底(1)、有机薄膜(2)和电极(3)，有机薄膜(2)夹 在纳米级的两个金属电极(3)之间，每个十字交叉点就是一个存储单元。这种 立体三维存储技术的实现将解决传统硅存储器件制作复杂、成本昂贵、二维的 存储工艺对存储容量的限制等诸多问题，并在现有存储器件的基础上存储密度 提高1万到100万倍。

然而不管磁存储和光存储，还是上述提到的基于有机双稳态材料的电存储， 到目前为止都只是基于“0”和“1”的二位数据存储。2008年美国科学家阿加 沃率先在《纳米快讯》杂志上报道了一种无机纳米线在通电条件下可以实现晶 态、无定形态和中间过渡态的三种相位变化，即相对于数据存储中“0”、“1” 和“2”的三位存储。该报道一出现即引起了各国科学家的浓厚兴趣，大家公认 这种基于“0”、“1”和“2”的三位数据存储甚至是多位数据存储将是下一代超 高密度信息存储技术追求的目标和研究核心，它在相同面积下的数据存储容量 相比二位数据存储器件将呈指数级的增长。遗憾的是这种能够实现多位数据存 储功能的材料非常的少，或者说基于目前的测试方法还不能实现；并且如何把 具有多位数据存储功能的材料实现可行性的器件制作，为其潜在的应用指明可 操作的工艺方向，是目前亟待解决的难题，虽然上述的纳米线通过加电压可以 实现三种相位的变化进而实现三位存储，但是其离实现真正意义上的器件制作 和应用还非常遥远。

发明内容

本发明目的是提供一种电三稳态材料。

为达到上述目的，本发明具体技术方案是，一种电三稳态材料，所述电三 稳态材料的化学结构式如下所示：

式中，所述R选自：卤素、硝基或甲氧基中的一种；其中，R₁选 自：C1～C6的烷基或苯基中的一种。

所述电三稳态材料属于具有对称结构的双偶氮二苯砜类化合物。

制备上述电三稳态材料的方法，包括以下步骤：

(1)以N，N-二甲基甲酰胺和水为混合溶剂，在0～10℃下，进行4，4’-二氨基 二苯砜的重氮化反应，得到4，4’-二氨基二苯砜的重氮盐溶液；

所述4，4’-二氨基二苯砜的重氮盐的化学结构式为：

(2)使用步骤(1)获得的4，4’-二氨基二苯砜的重氮盐对进行亲电取代反 应，得到所述电三稳态材料。

实际操作过程中，制备上述电三稳态材料的方法，具体包括以下步骤：

(1)按照常规的重氮化反应，将反应物4，4’-二氨基二苯砜、溶剂N，N-二甲基 甲酰胺和酸混合，并将混合溶液置于冰浴环境中，缓慢滴加亚硝酸钠的冰水溶 液并搅拌，待溶液澄清后过滤，所得重氮盐水溶液在冰浴氛围中冷却保藏；

其中，所述酸选用重氮化反应常用的盐酸、硫酸或甲酸中的一种；