[发明专利]一种用于超高密度数据存储的纳米存储器及其制备方法

说明书

本发明的提供了一种用于超高密度数据存储的纳米存储器及其制备方法，在两亲性嵌段共聚物中合理引入给受体基团，自组装形成胶束作为存储单元，通过纳米阵列基底的诱导实现胶束的阵列化来实现纳米存储器的制备。本发明的优点是：两亲性嵌段聚合物自组装形成的胶束尺寸均匀，所得的胶束能够规则地在基底的诱导下实现阵列化排布，同时基底中的胶束具有良好的半导体特性，可作为纳米存储单元应用到存储器件的开发。与传统的存储设备相比，这种创新的方法大大缩小了存储单元的尺寸，并为未来进一步发展超高密度数据存储器开辟了新的思路。

技术领域

本发明属于有机半导体材料的功能化设计，新型存储器件开发的技术领域，具体涉及制备两亲性嵌段共聚物材料，自组装形成胶束，基底诱导纳米存储器件的制备以及半导体性能的测试。

背景技术

现在使用的存储器件的存储密度约为10^6-8 bit/cm²，与10¹² bit/cm²的超高密度数据存储要求相差几个数量级。传统器件制备工艺与材料的使用已经越来越不能满足当前科技对存储密度的超高需求。随着科学技术的发展，新代存储器有着更高的要求，应用在手机、计算机等设备中有很多现实的需求，如工作面积的成倍减小，操作速度的成倍提升，并且存储设备的大小直接影响整个设备的设计组成。近些年的常见有机电存储器件的制备方法为金属-有机活性层-金属的三明治结构，这种结构存储单元的尺寸仍有几十个微米，还仍不能满足超高密度信息存储的寻求。

因此，科学家们从两个方面努力提高有机器件的数据存储密度，一是开发多级数据存储器件，将存储密度从2ⁿ提高到3ⁿ或4ⁿ及以上；二是通过将单元尺寸从微米级降到纳米级来实现。从2010年第一篇关于基于小分子的三进制器件的报道开始，研究者们已经在分子内/分子间电荷转移、构象变化和电荷陷阱机制的指导下构建了数十个小分子和高分子多级存储器件。其中，高分子材料具有易加工、自旋涂层和功能可调控等优点，甚至适合于构建高密度存储器件，但是存储单元的尺寸偏大且以二进制为主，因此，如何设计一种新型的功能性聚合物自组装成纳米级的存储单元，是进一步提高三元数据存储密度的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米存储器件的制备方法。本发明提供的方法是在两亲性嵌段共聚物中合理引入给受体基团，自组装形成胶束作为存储单元，通过纳米阵列基底的诱导实现胶束的阵列化来实现纳米存储器的制备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于超高密度数据存储的纳米存储器，包括导电基底与基底上的纳米存储单元；所述纳米存储单元为两亲性嵌段聚合物胶束阵列。

本发明中，将两亲性嵌段聚合物在溶剂中自组装形成胶束，然后将胶束在导电基底表面阵列化，得到用于超高密度数据存储的纳米存储器；优选的，以模板法制备纳米碗状导电基底，然后再诱导胶束在导电基底表面阵列化，实现胶束阵列化排布，得到用于超高密度数据存储的纳米存储器。优选的，纳米碗状导电基底由支撑基材及其表面的纳米碗状导电层组成，纳米碗状导电层为氧化铟/金属双层结构，形状为纳米碗状；支撑基材为氧化铟锡（ITO）玻璃。

本发明中，硝基咔唑单体、萘酰亚胺单体和亲水单体在溶剂中通过开环易位聚合反应，得到两亲性嵌段聚合物，通过在溶剂中自组装形成胶束，以模板法制备纳米碗状导电基底，通过基底诱导实现胶束阵列化排布，实现纳米存储器的制备。所述两亲性嵌段聚合物为两亲性三嵌段聚合物，由硝基咔唑链段、萘酰亚胺链段与亲水链段组成，亲水单体为聚乙二醇单体，聚合得到聚乙二醇亲水链段；所述两亲性嵌段聚合物的化学结构式如下：

其中，m为10～15，n为5～10，a为7～12，b为10～20；优选的，m为11～14，n为6～9，a为7～10，b为10～15。