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超高密度信息存储及某些材料的STM研究

时东霞  
【摘要】:半导体工业发展的强烈要求直接推动了纳米科学与技术的发展。随着信息时代的到来,超高密度信息存储器件已成为迫切的实际需求。超高密度信息存储及其相关技术的研究已成为目前最重要的研究课题之一,它是纳米电子学的重要研究内容,是超高密度信息存储器件的基础。 我们设计、选择及合成几种具有自己特色和实际应用前景的超高密度信息存储有机材料。根据不同材料,选择合适的基片,摸索薄膜沉积技术,研制较大面积均匀平整的超高密度电学信息存储薄膜。以扫描探针显微镜(SPM)技术为主,研究薄膜的信息存储条件及存储特性,如最小信息点的尺寸,稳定性,信息点形成的时间等。同时,研究超高密度信息存储点阵的写入技术,进行较大面积超高密度信息点阵的存储。并对信息存储点阵的特性及其记录机制进行初步探索。 以前,我们实验室采用有机复合薄膜作为电学信息存储材料,包括全有机复合薄膜和纳米粒子与有机物复合薄膜,主要利用薄膜的电学双稳态特性,通过分子间的电荷转移实现信息存储。但是,采用有机复合薄膜作为存储介质,薄膜的制备比较复杂,配比难以精确控制;另外也很难得到高平整的复合薄膜,而高平整度的薄膜是进行较大面积超高密度信息存储的重要条件。因此我们把注意力投向单体有机薄膜,从有机大分子材料到有机小分子材料、从同一种分子中既含有强电子给体基团又含有强电子受体基团的单体有机材料到同一种分子中只含强电子给体基团或强电子受体基团的单体有机材料都进行了研究。本论文主要介绍在3-phenyl-1-ureidonitrile(PUN)和ρ-nitrobenzonitrile(PNBN)两种有机单体薄膜材料上进行超高密度信息存储研究所取得的结果。 采用STM在3-phenyl-1-ureidonitrile(PUN)有机单体薄膜上进行了超高密度信息存储的研究。PUN薄膜具有电学双稳态特性,当在STM针尖和HOPG衬底之间施加电压脉冲时,在外力作用下,PUN分子中的腈基(C≡N)的π键有可能断裂形成—C=N—,引起PUN分子局域聚合,使得薄膜局部区域的电导发生变化,从而实现信息点的存储。通过改进PUN薄膜的制备工艺,得到了大面


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