專利名稱：一種具有電雙穩(wěn)特性的有機(jī)聚合物薄膜及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有電雙穩(wěn)特性的有機(jī)聚合物薄膜及其應(yīng)用。
本發(fā)明提出的具有電雙穩(wěn)特性的有機(jī)聚合物薄膜材料，是一種鏈?zhǔn)骄酆衔颬EN，PEN名稱為聚萘二甲酸乙二酯，由2，6-萘二甲酸二甲酯(DMN)和乙二醇(EG)聚合而成，其鏈單元結(jié)構(gòu)如下 通常狀態(tài)下，PEN材料為白色顆粒，具有柔韌、易于拉伸的特點(diǎn)，熔點(diǎn)為261℃。
通常聚合物薄膜的制備是比較復(fù)雜的，比較常用的方法是溶液澆鑄法，這種方法的缺點(diǎn)是容易引入雜質(zhì)。本發(fā)明采用物理氣相沉積的方法制備PEN薄膜，具體步驟如下將潔凈平整的固體基板放入DM450真空鍍膜機(jī)中，先在基底上用真空蒸法的方法蒸鍍一層厚度為50nm的金屬Al膜作為底電極，然后在1×10-3Pa的真空條件下熱蒸發(fā)PEN顆粒，在底電極上形成PEN薄膜，厚度為20nm，最后再蒸鍍一層50nm的Al膜作為頂電極?；淄ǔＪ遣ＡВ部梢允瞧渌娊^緣材料，比如石英、云母等。按照此方法得到的PEN薄膜是無色透明的。
本發(fā)明對(duì)PEN薄膜進(jìn)行的電雙穩(wěn)特性的測(cè)試，結(jié)果如下剛剛制備好的厚度為250nm的PEN薄膜直接用數(shù)字電壓表(BinjiangDT9907C)測(cè)量垂直方向的電阻大于20MΩ。
在頂電極和底電極之間串聯(lián)限流電阻(1.1KΩ)，利用函數(shù)發(fā)生器(HP33120A)產(chǎn)生幅度為10V，脈寬為0.001s的方波脈沖來測(cè)量薄膜的電學(xué)特性，測(cè)量結(jié)果如圖2當(dāng)激勵(lì)電壓達(dá)到4.5V時(shí)，薄膜電阻在16ns內(nèi)由大于20MΩ躍變到0Ω，也就是說在這種狀況下，薄膜的躍遷電壓為4.5V，躍遷時(shí)間為16ns。對(duì)該薄膜各存儲(chǔ)單元的測(cè)試結(jié)果表明該薄膜均勻性良好。
由PEN制成的電雙穩(wěn)薄膜熱穩(wěn)定性高，性能優(yōu)良。因此有各種用途，比如制備大容量存貯器和過電壓保護(hù)器等分子器件。
1.大容量電存貯器電存貯器可為交叉結(jié)構(gòu)，具體制備可參考前述文獻(xiàn)[3]，即在正交平行導(dǎo)線族中間蒸鍍有PEN薄膜夾層，正交導(dǎo)線族一個(gè)交叉點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)存貯單元。具體做法是先在基板上制備金屬底電極(X方向)，然后蒸鍍PEN薄膜，再在Y方向制備金屬頂電極。兩層電極呈正交狀態(tài)，每一X軸方向和Y軸方向的交叉點(diǎn)即為一個(gè)存貯單元，見圖3所示。在一般工藝條件下，每平方厘米的存貯容量可達(dá)100兆位。如果進(jìn)一步縮小線寬，存貯密度還可以進(jìn)一步提高。參見前述文件[2]。
2.過電壓保護(hù)器過電壓保護(hù)器可為叉趾結(jié)構(gòu)，具體可參考前述文獻(xiàn)[1]。這種器件基本結(jié)構(gòu)與電存貯器類似，只是在上述電存貯器基礎(chǔ)上將正交平行線族引線相連成叉趾狀結(jié)構(gòu)(即將X方向和Y方向的電極連通)，見圖4所示。這樣1平方厘米面積上可將100個(gè)保護(hù)器并聯(lián)工作，使得使用安全度(電壓過載時(shí)短路)達(dá)到100％。
本發(fā)明提出了一種穩(wěn)定性很好的有機(jī)聚合物PEN，由此通過真空蒸法方法可以得到電雙穩(wěn)態(tài)薄膜，薄膜從高電阻態(tài)相抵電阻態(tài)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變時(shí)間小于20ns。這種電雙穩(wěn)薄膜熱穩(wěn)定性較好，常溫下不會(huì)自發(fā)翻轉(zhuǎn)；制備工藝簡(jiǎn)單，因此容易取得實(shí)際應(yīng)用。這種材料具有廣泛的應(yīng)用前景，比如制備大容量電存貯器和過電壓保護(hù)器等。
圖2為PEN薄膜的電雙穩(wěn)特性測(cè)試結(jié)果，其中圖2(a)為I-V曲線，圖2(b)為U-T曲線。
圖3為正交平行線族電存貯器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為叉趾狀結(jié)構(gòu)過電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中符號(hào)A為底鋁電極，B為頂鋁電極，F(xiàn)為PEN薄膜，G為玻璃基板，C為底電極平行線族，D為頂電極平行線族
權(quán)利要求
1 一種具有電雙穩(wěn)特性的有機(jī)聚合物薄膜材料，其特征在于采用鏈?zhǔn)骄酆衔颬EN，這里的PEN為聚對(duì)萘二甲酸乙二酯，其鏈單元結(jié)構(gòu)式為
2 一種由權(quán)利要求1所述的有機(jī)電雙穩(wěn)薄膜制備的電存貯器，其特征為在正交平行導(dǎo)線族中間蒸鍍有PEN薄膜夾層，正交導(dǎo)線的交叉點(diǎn)成為一個(gè)存貯單元。
3 一種由權(quán)利要求1所述的有機(jī)電雙穩(wěn)薄膜制備的過電壓保護(hù)器，其特征為在權(quán)利要求2所述電存貯器的基礎(chǔ)上將正交平行線族引線段相連成叉趾狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電雙穩(wěn)薄膜及其應(yīng)用。該薄膜材料為有機(jī)聚合物PEN。由于聚合物的高分子量特點(diǎn)，使得該薄膜在具有良好的電雙穩(wěn)特性的同時(shí)，還具有很好的熱穩(wěn)定性，可用于制備大容量電存貯器和過電壓保護(hù)器等器件。
文檔編號(hào)C08L67/03GK1421479SQ0215123
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者蔣益明, 萬星拱, 謝亨博, 李勁, 華中一 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)