专利名称：一种具有电双稳特性的有机聚合物薄膜及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属薄膜材料技术领域，具体涉及一种具有电双稳特性的有机聚合物薄膜及其应用。
本发明提出的具有电双稳特性的有机聚合物薄膜材料，是一种链式聚合物PEN，PEN名称为聚萘二甲酸乙二酯，由2，6-萘二甲酸二甲酯(DMN)和乙二醇(EG)聚合而成，其链单元结构如下 通常状态下，PEN材料为白色颗粒，具有柔韧、易于拉伸的特点，熔点为261℃。
通常聚合物薄膜的制备是比较复杂的，比较常用的方法是溶液浇铸法，这种方法的缺点是容易引入杂质。本发明采用物理气相沉积的方法制备PEN薄膜，具体步骤如下将洁净平整的固体基板放入DM450真空镀膜机中，先在基底上用真空蒸法的方法蒸镀一层厚度为50nm的金属Al膜作为底电极，然后在1×10-3Pa的真空条件下热蒸发PEN颗粒，在底电极上形成PEN薄膜，厚度为20nm，最后再蒸镀一层50nm的Al膜作为顶电极。基底通常是玻璃，也可以是其他电绝缘材料，比如石英、云母等。按照此方法得到的PEN薄膜是无色透明的。
本发明对PEN薄膜进行的电双稳特性的测试，结果如下刚刚制备好的厚度为250nm的PEN薄膜直接用数字电压表(BinjiangDT9907C)测量垂直方向的电阻大于20MΩ。
在顶电极和底电极之间串联限流电阻(1.1KΩ)，利用函数发生器(HP33120A)产生幅度为10V，脉宽为0.001s的方波脉冲来测量薄膜的电学特性，测量结果如图2当激励电压达到4.5V时，薄膜电阻在16ns内由大于20MΩ跃变到0Ω，也就是说在这种状况下，薄膜的跃迁电压为4.5V，跃迁时间为16ns。对该薄膜各存储单元的测试结果表明该薄膜均匀性良好。
由PEN制成的电双稳薄膜热稳定性高，性能优良。因此有各种用途，比如制备大容量存贮器和过电压保护器等分子器件。
1.大容量电存贮器电存贮器可为交叉结构，具体制备可参考前述文献[3]，即在正交平行导线族中间蒸镀有PEN薄膜夹层，正交导线族一个交叉点构成一个存贮单元。具体做法是先在基板上制备金属底电极(X方向)，然后蒸镀PEN薄膜，再在Y方向制备金属顶电极。两层电极呈正交状态，每一X轴方向和Y轴方向的交叉点即为一个存贮单元，见图3所示。在一般工艺条件下，每平方厘米的存贮容量可达100兆位。如果进一步缩小线宽，存贮密度还可以进一步提高。参见前述文件[2]。
2.过电压保护器过电压保护器可为叉趾结构，具体可参考前述文献[1]。这种器件基本结构与电存贮器类似，只是在上述电存贮器基础上将正交平行线族引线相连成叉趾状结构(即将X方向和Y方向的电极连通)，见图4所示。这样1平方厘米面积上可将100个保护器并联工作，使得使用安全度(电压过载时短路)达到100％。
本发明提出了一种稳定性很好的有机聚合物PEN，由此通过真空蒸法方法可以得到电双稳态薄膜，薄膜从高电阻态相抵电阻态转变，转变时间小于20ns。这种电双稳薄膜热稳定性较好，常温下不会自发翻转；制备工艺简单，因此容易取得实际应用。这种材料具有广泛的应用前景，比如制备大容量电存贮器和过电压保护器等。
图2为PEN薄膜的电双稳特性测试结果，其中图2(a)为I-V曲线，图2(b)为U-T曲线。
图3为正交平行线族电存贮器结构示意图。
图4为叉趾状结构过电压保护器结构示意图。
图中符号A为底铝电极，B为顶铝电极，F为PEN薄膜，G为玻璃基板，C为底电极平行线族，D为顶电极平行线族
权利要求
1 一种具有电双稳特性的有机聚合物薄膜材料，其特征在于采用链式聚合物PEN，这里的PEN为聚对萘二甲酸乙二酯，其链单元结构式为
2 一种由权利要求1所述的有机电双稳薄膜制备的电存贮器，其特征为在正交平行导线族中间蒸镀有PEN薄膜夹层，正交导线的交叉点成为一个存贮单元。
3 一种由权利要求1所述的有机电双稳薄膜制备的过电压保护器，其特征为在权利要求2所述电存贮器的基础上将正交平行线族引线段相连成叉趾状结构。
全文摘要
本发明涉及一种电双稳薄膜及其应用。该薄膜材料为有机聚合物PEN。由于聚合物的高分子量特点，使得该薄膜在具有良好的电双稳特性的同时，还具有很好的热稳定性，可用于制备大容量电存贮器和过电压保护器等器件。
文档编号C08L67/03GK1421479SQ0215123
公开日2003年6月4日 申请日期2002年12月12日 优先权日2002年12月12日
发明者蒋益明, 万星拱, 谢亨博, 李劲, 华中一 申请人:复旦大学