[发明专利]同时具有给体和受体基团的高分子共价修饰的石墨烯材料及其制法和应用

说明书

本发明属于信息存储技术领域，具体涉及一种同时具有给体和受体基团的高分子共价修饰的石墨烯材料及其制法和应用。本发明还提供了基于石墨烯材料构造三态阻变存储器件的方法。本发明中器件由底电极，基于高分子修饰石墨烯材料的活性层以及顶点极构成，其中高分子具有给体和受体两种类型基团。对该存储器件施加不同的电压时，该器件表现出三种不同的电阻状态，具有存储功能。由于施加电压时存储器件表现为三种电阻态，相对于双稳态器件，该器件存储密度从2ⁿ提高到了3ⁿ，能够存储更多的信息。该器件具有良好的稳定性，制备过程简单，成本低，可大面积制备。

技术领域

本发明属于高分子修饰石墨烯及其在信息存储技术应用领域，具体涉及了同时含有电子给体和电子受体的高分子的制备方法，同时还涉及这种高分子共价修饰石墨烯制备复合材料的方法，并提供了基于石墨烯材料构造三态阻变存储器件的方法。

背景介绍

随着互联网、移动网、GPS、气象监控、安全监控、媒体等行业的飞速发展，近年来信息量发生了爆炸式增长。正如亚马逊前任首席科学家Andreas Wiegand说，“数据是新的石油”，若能及时对数据进行挖掘和运用，将产生巨大的效益。而要实现对数据的挖掘和运用，首先要对数据进行及时的存储和处理。过去几十年，电子设备始终沿着摩尔定律发展，即价格不变的情况下，性能每隔18-24个月提高一倍。为了实现性能每隔18-24个月提高一倍的目标，半导体工业通常通过降低硅电路中的元件尺寸来提升性能，但是单一芯片上集成元件的尺寸不能无限制小下去，一方面当尺寸过度降低时，会增强电路间的串扰失真，另一方面，制备成本也会随着尺寸的减小而急剧增加。2016年2月，Nature发文说明摩尔定律将面临极限。除了摩尔定律极限外，冯·诺依曼瓶颈也是目前面临的另一个问题。存储电路和处理电路是常用电子设备如计算机的基本单元，目前计算机的中央处理器(CPU)和存储器是分开的，完成指令需要在CPU和存储器之间频繁传输，而目前数据传输的速率远低于CPU的处理速率，这大大降低了电子设备的整体处理效率。发展高密度存储是提高存储设备的效率的方法。与存储容量为2ⁿ的存储器相比，三态电子器件存储容量能达到3ⁿ。

发明内容

本发明的目的在于提供同时具有给体和受体基团的高分子共价修饰的石墨烯材料及其制备方法和应用。

本发明还提供了同时具有给体和受体基团的高分子及其制备方法。

本发明的技术方案是：

同时具有给体和受体基团的高分子共价修饰的石墨烯材料，结构式如下式复合材料RGO-PDQ所示：

R为高分子PDQ，n约为21；

根据本发明所述同时具有给体和受体基团的高分子共价修饰的石墨烯材料，进一步，所述同时具有给体和受体基团的高分子PDQ，其结构式如下式：

其中n约为21。

本发明还提供一种所述同时具有给体和受体基团的高分子共价修饰的石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将三苯胺、N-溴代琥珀酰亚胺加入到四氯化碳溶液中回流反应，分离提纯得到化合物1；化合物1的分子式如下：

2)将溴化锂和溴化亚铜加入到四氢呋喃中预混合，然后在冰浴条件下滴加格氏试剂和化合物1的四氢呋喃溶液，待搅拌均匀后再滴加草酰氯，反应一段时间后用饱和氯化铵溶液淬灭反应，分离提纯得到化合物2；化合物2的分子式如下:

3)将1，2-二氨基苯、氯化亚砜和三乙胺加入到二氯甲烷中反应，分离提纯得到化合物3；化合物3的分子式如下：