本發(fā)明屬于功能半導(dǎo)體材料和電子信息領(lǐng)域，涉及一種有機d-a型功能小分子半導(dǎo)體材料的合成和分子自組裝的方法，及其在超高密度信息存儲領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的信息存儲技術(shù)已遠遠不能滿足其存儲需求，因此科學家們正在開發(fā)新的技術(shù)以存儲這些海量的數(shù)據(jù)。到目前為止，科學家們已經(jīng)提出了兩個策略：一個是不斷縮小硅基存儲單元的尺寸進而提升其存儲密度；另一個是開發(fā)多進制信息存儲材料和器件，從而使其存儲密度從2n提升到3n。然而，與高度依賴物理因素或加工技術(shù)的縮小存儲單元尺寸的策略相比，有機多進制電阻隨機存取存儲（reram）器件在過去十多年中引起了科學家們越來越多的關(guān)注，這主要是考慮其多元化的可加工性、簡單的夾層結(jié)構(gòu)和超高的數(shù)據(jù)存儲密度（hdsd）等等。自2010年基于小分子材料的三進制存儲器件被首次報道以來，目前科學家們已經(jīng)開發(fā)出一系列的功能材料來制備多進制信息存儲器件，主要包括小分子材料、聚合物材料、有機金屬配合物材料、共價有機框架（cof）材料，以及過渡金屬氧化物材料、氧化石墨烯材料、二維半導(dǎo)體材料、鈣鈦礦材料等。

2、在以上所有提及的多進制信息存儲材料中，小分子材料因其具有明確的結(jié)構(gòu)、簡單的合成、高效的純化、良好的結(jié)晶度、優(yōu)良的可擴展性等優(yōu)勢，在下一代超高密度信息存儲材料中表現(xiàn)出最佳的潛力。但是基于小分子材料的多進制信息存儲技術(shù)離實際應(yīng)用還是有較大的差距，這主要是因為通過旋涂等工藝所獲得的小分子薄膜還存在一些難以解決的問題：首先，即使對于量身定制的小分子材料也很難精準預(yù)測其薄膜內(nèi)分子間的相互作用和堆積方式；其次，即使對這些小分子薄膜進行熱退火處理，其內(nèi)部分子堆積和外部表面形貌之間的一致性仍不夠理想，薄膜中還是會存在一定的結(jié)晶和非結(jié)晶區(qū)域。這些問題反過來又會影響電荷載體在薄膜中的有效傳輸進而導(dǎo)致器件間性能的大幅變化和不必要的可靠性故障。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供了一種有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，克服現(xiàn)有多進制存儲器件中分子堆積不明確、形貌不一致、器件穩(wěn)定性和重現(xiàn)性差等問題。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種采用有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法制得的組裝體作為超高密度信息存儲的應(yīng)用。

3、技術(shù)方案：本發(fā)明的一種有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，包括以下步驟：

4、（1）以1,2-二氨基苯和草酸為原料，以聚磷酸為催化劑，在醇類溶劑中進行反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束之后，冷卻、抽濾、洗滌、真空干燥制備得棕褐色的粉末狀固體即有機d-a型多進制共軛小分子，所述有機d-a型多進制共軛小分子為6,6'-二硝基-1h,1'h-2,2'-聯(lián)苯并[d]咪唑；

5、（2）將步驟（1）中所得的有機d-a型多進制共軛小分子分散在有機溶劑中，采用加熱、攪拌、超聲的方式使其完全溶解并形成澄清透明的溶液后得到組裝液；

6、（3）將步驟（2）中所制備的組裝液滴在潔凈的氧化銦錫玻璃表面，滴完后，靜置，待溶劑自然緩慢揮發(fā)，直至氧化銦錫玻璃表面干燥，得到組裝體。

7、進一步地，在步驟（1）中，所述1,2-二氨基苯選自1,2-二氨基-4-硝基苯、1,2-二氨基-4-硝基苯鹽酸鹽和1,2-二氨基-4-硝基苯硫酸鹽中的一種；所述聚磷酸選自正聚磷酸、異聚磷酸、寡聚磷酸和超分子聚磷酸中的一種；所述醇類溶劑選自1,2-亞乙基二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和1,4-丁二醇中的一種。

8、進一步地，在步驟（1）中，1,2-二氨基苯和草酸的摩爾比為（2~5）：1；聚磷酸的添加量為草酸的1%~5%?mol。

9、進一步地，在步驟（1）中，反應(yīng)在無水無氧的環(huán)境中進行，反應(yīng)溫度為150℃~180℃；反應(yīng)時間為2?h~5?h。

10、進一步地，在步驟（1）中，用80℃~100℃的熱水對濾餅進行洗滌，洗滌次數(shù)為3~5次。

11、進一步地，在步驟（2）中，所述有機溶劑選自乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二甲亞砜、n,n-二甲基甲酰胺中的一種。

12、進一步地，在步驟（2）中，所述組裝液的濃度為10-5~10-3?mol/l。

13、進一步地，在步驟（3）中，所述氧化銦錫玻璃所處的環(huán)境溫度為15℃~30℃。

14、本發(fā)明提供一種采用上述的方法合成有機d-a型多進制共軛小分子，并制備基于所述有機d-a型多進制共軛小分子的組裝體。

15、本發(fā)明提供一種上述組裝體作為超高密度信息存儲的應(yīng)用。

16、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：（1）本發(fā)明的有機d-a型多進制共軛小分子的合成步驟簡單，一步法即可得到，所需原料簡單易得，并且操作簡便，對于大規(guī)模應(yīng)用是十分重要的。

17、（2）本發(fā)明的有機d-a型多進制共軛小分子不僅在分子骨架中引入硝基和咪唑兩個吸電子基團，還在分子灣區(qū)引入n-h鍵，在實現(xiàn)多進制的基礎(chǔ)上還可以誘導(dǎo)分子間的n-h…n氫鍵作用，進而有利于分子的相互作用和緊密堆積模式，最終有利于電荷載體在活性層間的自由、有效傳輸。

18、（3）本發(fā)明的有機d-a型多進制共軛小分子的自組裝方法操作簡單，容易操作，通過將配置的組裝夜滴在玻璃表面即可，待溶劑揮發(fā)完全即可得到一定尺寸、形貌的組裝體，提升分子間堆積的一致性。

19、（4）本發(fā)明制備基于有機d-a型多進制共軛小分子的組裝體，通過導(dǎo)電原子力顯微鏡（c-afm）導(dǎo)電探針的電學性能測試，相比于常用的“三明治”器件，其存儲單元可以從微米級大幅度降低到納米級別，在多進制的基礎(chǔ)上又可以縮小器件單元尺寸，進一步提升信息存儲器件的存儲密度，實現(xiàn)超高密度信息存儲。

技術(shù)特征：

1.一種有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（1）中，所述1,2-二氨基苯選自1,2-二氨基-4-硝基苯、1,2-二氨基-4-硝基苯鹽酸鹽和1,2-二氨基-4-硝基苯硫酸鹽中的一種；所述聚磷酸選自正聚磷酸、異聚磷酸、寡聚磷酸和超分子聚磷酸中的一種；所述醇類溶劑選自1,2-亞乙基二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和1,4-丁二醇中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（1）中，1,2-二氨基苯和草酸的摩爾比為（2~5）：1；聚磷酸的添加量為草酸的1%~5%mol。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（1）中，反應(yīng)在無水無氧的環(huán)境中進行，反應(yīng)溫度為150℃~180℃；反應(yīng)時間為2?h~5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（1）中，用80℃~100℃的熱水對濾餅進行洗滌，洗滌次數(shù)為3~5次。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（2）中，所述有機溶劑選自乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二甲亞砜、n,n-二甲基甲酰胺中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（2）中，所述組裝液的濃度為10-5~10-3?mol/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機d-a型多進制共軛小分子的分子組裝方法，其特征在于，在步驟（3）中，所述氧化銦錫玻璃所處的環(huán)境溫度為15℃~30℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的方法合成有機d-a型多進制共軛小分子，并制備基于所述有機d-a型多進制共軛小分子的組裝體。

10.權(quán)利要求9所述的組裝體作為超高密度信息存儲的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種有機D?A型多進制共軛小分子的分子組裝方法，步驟為：以1,2?二氨基苯和草酸為原料，以聚磷酸為催化劑，在醇類溶劑中進行反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束之后，冷卻、抽濾、洗滌、真空干燥制備得棕褐色的粉末狀固體即有機D?A型多進制共軛小分子；將制得的分子材料分散在有機溶劑中，使其完全溶解并形成澄清透明的溶液后得到組裝液；將制得的組裝液滴在潔凈的氧化銦錫玻璃表面，靜置，待溶劑自然緩慢揮發(fā)，直至氧化銦錫玻璃表面干燥，得到組裝體，并提供一種所述組裝體作為超高密度信息存儲的應(yīng)用。本發(fā)明的小分子材料可以實現(xiàn)三進制的信息存儲性能，制得的組裝體可以進一步提升器件的信息存儲密度，實現(xiàn)超高密度信息存儲。

技術(shù)研發(fā)人員：張啟建,劉韓蕊,張顧平,周峰
受保護的技術(shù)使用者：蘇州工學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8