人工智能、互联网的飞速发展给人类带来了实时获取和传递信息的便利,但同时也伴随着信息爆炸式增长及数据存储的稳定性等问题。近年来,研究者通过分子骨架中D-A结构的设计并制成“电极/有机薄膜/电极”三明治结构器件后,发现在外电场作用下有机薄膜内分子发生连续电荷转移实现多进制信息存储性能,为超高密度信息存储材料开辟了新的研究方向。然而,从现有分子构建理论指导设计的分子在制备成器件后很多并不能实现稳定的多进制存储性能,发生诸如不同存储单元开启电压偏移较大、多进制存储有效率低等诸多问题,这主要是因为现有的真空蒸镀、溶液旋涂等成膜技术以及后续单一的热退火技术并不能诱导分子在三明治结构器件中实现分子间定向有序排列,从而不利于电荷传导。基于此,本论文设计并合成了三个系列的两亲性有机物分子,通过LB（LangmuirBlodgett）膜技术制备高度有序排列的纳米层状薄膜,研究光电协同调控下薄膜的多进制存储性能,从而建立分子顺反异构、分子堆积状态、分子堆积层数等因素与多进制存储器件的稳定性、开启电压等性能之间的构效关系,为实现超薄、有序、厚度可控纳米级薄膜的制备和提升器件的稳定性、降低器件功耗提供了新策略,主要从以下几个方面展开:（1）精确调控纳米级LB膜尺寸实现高稳定性存储性能:本章设计合成了具有D-A结构的两亲性π共轭NI-Py分子,深入探讨了不同成膜工艺对薄膜中分子间堆积方式以及多进制存储性能的影响。结果表明:分子的两亲性和自组装特性为生成稳定的LB单层及多层提供了机会,形成了更为有序平整的层状结构,这有利于器件中电荷载流子的稳定传输,因此器件具有良好稳定性的三进制存储性能。此外,通过改变纳米薄膜厚度来调控器件的开启电压对今后低能耗、高稳定性纳米级电学器件的研究具有重要的借鉴意义。（2）光响应偶氮苯LB膜的智能调控实现低能耗存储性能:截止目前基于单分子层面进行偶氮苯衍生物的光异构化对电存储性能的影响的研究甚少。本章在前一个体系中利用LB膜技术能实现倾斜站立的有序分子排列的基础上,设计合成了两种含不同亲水端的偶氮苯有机小分子。首先探究了氢键对LB单层膜有序排列的影响并证明氢键的引入更有利于Langmuir单层的规整紧密堆积;进一步通过光学性能、表面形貌等有关测试证明:在545 nm绿光和365 nm紫外光的交替照射下,该化合物会发生可逆的光致顺反异构化现象形成Azo-OH-trans和Azo-OH-cis两种异构体,进一步调控该纳米薄膜厚度的变化,最终在光电协同调控下ITO/Azo-OH-cis/Al器件实现了较低能耗（开启电压＜-1 V）的电存储行为。因此,光响应偶氮苯LB膜的电存储性能的研究为制备低能耗纳米级电存储器件提供了新策略。（3）构象转变和电荷陷阱双重机理调控实现多进制存储性能:本章在分子骨架中引入了偶氮和萘酰亚胺两个吸电子基团,并研究了紫外光对薄膜微观堆积和器件性能的影响。首先通过紫外-可见吸收光谱和原子力显微镜测试表明:在紫外光和黑暗条件下,该有机小分子发生可逆的顺反异构化形成了NIAzo-cis和NIAzo-trans两种异构体,且伴随着薄膜空间分布面积的变化及相应厚度的变化。其次,通过I-V性能测试发现,基于NIAzo-trans分子器件在电场扫描下实现OFF态到ON1态的转变,显示出二进制存储性能;当利用365 nm紫外光照射后,器件能实现OFF态到ON1态进一步到ON2态的三进制存储性能。在前一个体系中通过光电协同调控无法提高器件信息存储密度的基础上,本章在分子骨架中引入偶氮和萘酰亚胺两个吸电子基团,并利用电荷陷阱和构象转变双重机理制备了稳定的低能耗三进制存储器件,对高存储密度纳米级电存储器件的设计提供了理论依据并奠定了实验基础。