[发明专利]一种离子型苝酰亚胺类材料与制备方法及其有机存储器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电存储双稳态材料，属于信息材料技术领域。

背景技术

自从Kardos于1913年合成第一个苝系衍生物以来,人们开始对苝系衍生物的合成与性质进行了多方面的探讨。苝酰亚胺是一类具有很大π-π电子共轭结构和刚性平面的结构的材料。在可见光范围内有强的吸收，荧光量子产率高，具有优良的光稳定性、热稳定性、电子传输能力。近十年随着苝酰亚胺及其衍生物作为有机光电材料受到越来越多的科研工作者的关注。苝酰亚胺衍生物具有较大的共轭体系，分子之间具有较强的作用力。一般苝酰亚胺的衍生物在有机溶剂中溶解性较差的缺点。目前苝酰亚胺其及衍生物作为有机光电材料在场效晶体管(OFET)、有机太阳能电池(OPV)等方面应用十分广泛。

在有机电存储方面，离子型苝酰亚胺及其衍生物却很少被涉足，苝酰亚胺衍生物是一种典型的n型材料具有较大的平面结构，作为电子受体具有较高的电子亲和势能及电子传输能力。ShoukeYan课题组报道了利用苝酰亚胺衍生物与另一个单体三联噻吩制备具有D-A型结构的功能高分子作为有机存储层，具有优良的存贮性能。因此苝酰亚胺及其衍生物在有机电存储方面还有进一步研究的潜质。

小分子的苝酰亚胺及其衍生物作为有机存储材料具有特别的优势，特别是离子型的苝酰亚胺衍生物，具有易合成，结构可控、优良的光稳定性、溶解性良好、热稳定性高、优越的电子传输能力及成膜性能。在ITO上旋涂成膜，制作成经典的“电极/有机薄膜/电极”三明治结构。在正反扫描电压下，形成稳定的一次写入多次读取(WORM)型存储效果，且持续时间稳定，重复性较好。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种离子型苝酰亚胺类材料与制备方法及其有机存储器件，该材料是一种基于苝酰亚胺这类具有很大π-π电子共轭结构和刚性平面的结构材料及其衍生物材料。该大平面构筑单元具有在可见光范围内有强的吸收，荧光量子产率高，具有优良的光稳定性、热稳定性，电子传输能力强等优点。利用该构筑单元，开发出一系列离子型苝酰亚胺衍生物材料，这些材料表现出电子亲和势能强，优良的热稳定性、良好的光电性能、以及易于加工的特性使得其在有机场效应晶体管和有机电存储器件领域有着广泛的应用前景。

技术方案：为了达到上述目的，本发明的一种离子型苝酰亚胺类材料，具有以下结构：

其中R₁、R₂为C₁～C₆的烷基或苯基的一种，R₃为Cl、Br、I的一种。

该制备方法包括以下步骤：

1)以喹啉为溶剂，氮气氛围中，140～160℃条件下，N,N-二甲基乙二胺与苝酸酐进行取代反应，得到深红色固体；

所述的深红色固体的化学结构式为：

2)碘甲烷与步骤1)中获得的深红色固体反应，制备出所述离子型苝酰亚胺类材料，即电双稳态的材料。

制备电存储器件的方法包括步骤：

1)在铟锡氧化物导电玻璃上旋涂一层离子型的苝酰亚胺材料，制得一层有机

薄膜：

2)再在有机薄膜上真空蒸镀一层铝电极，最后形成一种“电极/有机膜/电极”

三明治的电存储器件结构。

有益效果：本发明创造性地将离子型苝酰亚胺这类具有π-π共轭刚性平面结构材料，创造性运用到有机电子存储其器件中，成功制备一种稳定高，重复性好的WORM型有机电存储器件。本发明所述原料易得，有机合成简便，溶解性好，易于加工，器件稳定性好，因此其在有机电存储器件领域有着广泛的应用前景。

附图说明

图1为基于离子型苝酰亚胺衍生物PBI(R₁＝C₂H₅，R₂＝CH₃，R₃＝I)核磁共振氢谱。

图2为基于离子型苝酰亚胺衍生物PBI(R₁＝C₂H₅，R₂＝CH₃，R₃＝I)制备的电双稳态的有机电存储器件示意图。