[发明专利]基于二维聚合物薄膜的忆阻器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二维聚合物薄膜的忆阻器及其制备方法，制备方法，包括以下步骤：将芳香多醛混合溶液滴加在芳香多胺混合溶液的液面上，于室温20～25℃下放置至芳香多醛混合溶液中的芳香类有机溶剂B挥发完毕，在液面上得到二维聚合物薄膜。本发明首次将芳香多醛和芳香多胺作为反应单体制备出共价有机二维聚合薄膜，提供了制备共价有机二维聚合物的生长条件。该制备方法简单经济，不需要高端精密的仪器，无需提供高能量即可得到大面积均匀的二维聚合物薄膜，并且通过对单体量的调节达到对二维聚合物薄膜厚度的调节，适合实际生产的需求。

技术领域

本发明属于有机二维材料技术领域，具体来说涉及一种基于二维聚合物薄膜的忆阻器及其制备方法。

背景技术

二维材料的横向尺寸大于100nm，甚至几微米甚至更大的片状结构，但厚度仅为单原子或几个原子厚度(通常小于5纳米)，是一种内部具有区域重复单元、周期性结构的高分子材料。在二维材料中，电子被限制在两个维度上，从而获得前所未有的物理、电子和化学性质。最初发现的二维材料是从石墨上剥离出来的石墨烯。石墨烯作为一种单原子层厚度的二维材料，是由sp²杂化的碳原子组成的六边形蜂窝状晶格构成，基于此结构形成的大π共轭体系使之具有优异的电子传输、光学、机械和导热性能。石墨烯这些优异性质的发现，激起了研究者们从原子或分子层面理性设计与合成新型二维高分子的兴趣。

经过研究者的进一步探索，发现了二维共价有机网格材料(2D COFs)。这种材料由有机结构单元以共价键链接而成的、具有周期性结构和单结构单元厚度的新型二维材料。该材料是由C、H、O、N这些“轻元素”组成的单体，通过原子间较强的共价键形成非常稳定的多孔性纳米材料。因此可以通过对单体官能团种类以及位置的调节，达到对二维聚合物功能的调控。与石墨烯类似，传统的二维聚合物是采用“自上而下”的方法剥离共价有机框架材料(COF)得到的。由于二维有机网格框架材料(COFs)本身尺寸的原因，大大限制了单原子层厚度二维单晶材料的面积，从而使二维材料难以满足纳米电子器件的要求。而另外一种“自下而上”的方法在二维材料的制备中也经常被用到。这种方法是先将单体沉积在适当的基底材料表面，然后给与一定的外界刺激，通过表面反应制备二维聚合物。这种在界面上制备二维材料的方法可以充分利用基底的催化活性和范德华外延作用制备出单层的二维聚合物，而且有可能得到大面积的单层材料。但是这种方法往往需要一些苛刻的条件，例如高温、超高真空环境等，才能促使反应的发生。除此之外，该方法得到的二维材料存在着难转移的问题。不论是“自上而下”还是“自下而上”的方法制备的二维材料，在尺寸和性质方面都很难满足实际应用的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于二维聚合物薄膜的忆阻器，该二维聚合物薄膜的制备方法基于界面法，在近室温下大气环境中即可制备出超薄的二维聚合物薄膜，在制备过程中通过改变单体的浓度和摩尔量(芳香多醛和芳香多胺的比例)的方法即可得到不同厚度的二维聚合物薄膜。通过本发明制备方法得到的二维聚合物薄膜可以根据需要转移至任意所需的基底上，有利于构建不同结构的电子器件(忆阻器)。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种二维聚合物薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将芳香多醛混合溶液滴加在芳香多胺混合溶液的液面上，于室温20～25℃下放置至所述芳香多醛混合溶液中的芳香类有机溶剂B挥发完毕，在液面上得到二维聚合物薄膜，其中，

所述芳香多醛混合溶液中的芳香多醛与所述芳香多胺混合溶液中的芳香多胺的物质的量的比(0.0015～0.005)：0.01389；

所述芳香多胺混合溶液的配置方法为：将芳香多胺均匀分布在有机溶剂A中，得到溶液A，在所述溶液A中加入去离子水并均匀混合，得到浅棕色的芳香多胺混合溶液，其中，所述溶液A中芳香多胺的浓度为0.185～4.63mmol/mL，所述有机溶剂A为非质子性且与水互溶的有机试剂；