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21世纪是经济信息化、信息数字化的高科技时代,信息量的爆炸式增长对信息存储的发展提出了越来越高的要求。超高密度信息存储材料和技术的研究不仅具有重要的科学价值,而且具有重大的应用前景。本论文从分子设计和综合利用材料的多种物理特性出发,考察了一类有机非线性光学材料的双稳态,并利用STM对该类有机分子的超高密度信息存储特性进行了探索。
主要工作如下:
1、通过真空沉积的方法制备了一种非线性光学材料(E)-1-二茂铁基-2-(1-甲基-4-吡啶基)乙烯碘盐薄膜,利用Keithley4200半导体系统测试了该薄膜的宏观电学特性,其宏观Ⅰ-Ⅴ曲线表明该薄膜在室温条件下就具有良好的电学双稳态。为证实该非线性光学材料确能用于电学性质的信息存储,我们运用扫描隧道显微镜(STM)在该化合物的薄膜上成功地实现了信息点的写读,信息点的平均点径约为1.5nm。为了进一步理解该分子薄膜信息记录点写入的机理,对薄膜存储信息前后的局域Ⅰ-Ⅴ特性进行了测量,结果显示施加脉冲电压后,薄膜发生了导电状态的转变,且据以往的经验,我们认为这是由于施加脉冲电压部位发生了部分的分子间电荷转移造成的。
实验结果表明,非线性光学材料(E)-1-二茂铁基-2-(1-甲基-4-吡啶基)乙烯碘盐薄膜具有良好的电学双稳态,是一种具有潜力的超高密度信息存储材料。从本实验还可以看出,电荷转移型的信息存储材料与该类型的非线性光学材料具有相关性,从而为设计和寻找多功能信息存储材料提供了新的思路2、通过经典的缩合反应合成了含二茂铁基团的西佛碱(1-二茂铁基-2-(4-对硝基苯基)亚胺),并通过真空沉积的方法制备了其薄膜,观察了该薄膜形貌,测定了其电学特性。结果发现,该薄膜具有良好的电学双稳态。最后利用STM成功地在该薄膜上写入了纳米级信息点。这一结果表明,该种西佛碱可开发为一种具有潜力的超高密度信息存储材料。
实验结果表明,该种西佛碱材料薄膜具有良好的电学双稳态,是一种具有潜力的超高密度信息存储材料。从本实验还可以看出,在电荷转移型的信息存储材料中,以二茂铁作为电子给体的该种材料具有良好的电学双稳态和更好的稳定性,从而也为设计和寻找性能优异的电子给受体型信息存储材料提供了新的思路。3、从引起或影响材料电、光、磁双稳态的本质出发选择了一种具有良好的非线性光学特性的金属有机化合物作为我们的材料分子,该化合物分子以磁性的二茂铁基团为电子给体,1-甲基吡啶作电子受体。我们对该化合物薄膜电学及磁学性质进行了研究,发现该化合物薄膜在室温下同时具有电学及磁学双稳态。而且,两种稳态间的转变可通过电脉冲来控制,这使其与热控相比有了更快的响应速度。最后,我们利用已被认为是未来超高密度信息存储有力手段的扫描探隧道显微镜(STM)在该薄膜上进行了纳米尺度信息的写读,证实了该双稳态确实能用于纳米尺度的信息存储。