[发明专利]一种高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵的制备方法及应用

说明书

本发明涉及信息存储技术领域，尤其涉及一种高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵的制备方法及应用，将纳米孔二氧化硅模板叠放于P(VDF‑TrFE)纳米薄膜上方，采用纳米压印技术，加压至0.4～0.8MPa后，升温至120～145℃，保压5～10min，然后冷却至室温进行脱模，即得高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵。本发明采用纳米压印技术将铁电薄膜P(VDF‑TrFE)纳米薄膜分割成有序纳米点阵，把铁电高分子链受限在二维空间里，一方面呈现出许多特殊的物理、化学性质；另一方面能避免邻近两个信息存储相互干扰，实现原位精确存储性能；本发明的高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵可实现单点信息存储动力学的过程及原位精确存储，具有良好的存储稳定性和疲劳稳定性，可应用于信息存储领域中。

技术领域

本发明涉及信息存储技术领域，尤其涉及一种高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵的制备方法及应用。

背景技术

在现代电子工业快速发展的背景下，人们对信息存储技术提出了更高的要求。目前，商业化的存储器件包括闪速静态存储器、动态随机存储器、只读存储器和铁电随机存储器等。其中，铁电存储技术具有稳定性高、快速读写、低能量损耗等特点，已被广泛地应用于手机、电脑、数码相机、MP3播放器和USB盘等各种信息存储设备。对于传统的无机铁电信息存储材料，如锆钛酸铅(PZT)或钛酸锶钡(BST)，在制备二维受限纳米点阵的过程中，面临诸多新的问题，如易铁电极化疲劳、刚性强、加工温度高和加工性差等缺点。

当前，有机PVDF基聚合物用于替代传统无机陶瓷材料，制备聚偏氟乙烯基纳米点阵的铁电随机存储器，主要有以下几个优点：首先，在分子尺度下，偏氟乙烯基聚合物其具有两个不同自发极化取向态，可用于二进制的信息存储态；其次，偏氟乙烯基聚合物具有较大的剩余极化强度、优异的耐疲劳性、可弯曲性和良好的加工性能以及在室温下易于在溶液中加工聚偏氟乙烯基纳米点阵，是下一代柔性高密度铁电存储器的最佳候选材料之一。

中国专利文献上公开了“一种压电力显微镜探针实现的高密度铁电数据存储方法”，其申请公布号为CN 103165173A，该发明采用在导电的硅基底上旋涂偏氟乙烯与三氟乙烯的共聚物溶液成膜法制得样品，运用PFM探针在极化后的薄膜表面施加力场改变其压电相位以记录信息，而且这种信息在电场极化下得以擦除。但是，该发明存在以下缺陷：一方面采用力场存储，力场所需的操作精度要求高，不利于大规模读取和存储数据，不易于操作；另一方面，所采用的存储介质是在薄膜表面上进行存储信息，相邻存储空间容易发生信号串扰。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种形貌可控、电学性能均匀的大面积点阵的高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵的制备方法，制得的高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵可精确地将信号存储的相对应的点阵上，相邻存储空间不易发生信号串扰。

本发明还提供了一种高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵在信息存储领域中的应用。

本发明还提供了一种高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵在基于电场控制的柔性铁电存储器中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵的制备方法，将纳米孔二氧化硅模板叠放于P(VDF-TrFE) 纳米薄膜上方，采用纳米压印技术，加压至0.4～0.8MPa后，升温至120～145℃，保压5～10min，然后冷却至室温进行脱模，即得高密度聚偏氟乙烯基纳米点阵。

从纳米加工技术制备有机铁电点阵的角度来说，传统柔性铁电P(VDF-TrFE)薄膜小于 100nm以下，会导致铁电开关性能下降，包括残余极化降低、开关时间长和矫顽力场大。这些不良的信息存储性能主要来源于偏氟乙烯基聚合物薄膜的结晶度降低，生成较小铁电晶体密切相关。