聚合物的电子性质可以通过分子设计和合成等手段调控或剪裁。与硅存储器相比,基于高分子存储材料制作的存储器具有材料结构多样化、成本低、易加工、柔韧性好、可大面积制作(可通过旋涂或喷墨打印,在塑料、玻璃、CMOS混合集成电路上面进行加工)、响应快、功耗低、高密度存储等优点,在信息存储以及高速计算领域有着非常广泛的应用前景。另一方面,石墨烯存储材料可以实现微型化电路、机械柔韧性、三维堆叠的高密度存储能力、快的响应速度和高的开关比,并且具备碳材料的本征特性,相比于当前的硅基存储材料有更多的优势,有望成为下一代硅基材料的补充者甚至替代者。本文将氧化石墨烯(GO),还原的氧化石墨烯(RGO)和金属纳米粒子引入到高分子体系中,设计和制备了一系列具有推-拉电子结构特征的电子给体-受体型(D-A型)高分子信息存储材料,研究了材料的基本结构、非易失性存储性能和存储机制,获得了一些原创性研究成果。论文分为7章：第一章：综述了高分子阻变存储器的基本概念和工作机制及高分子阻变材料的研究进展和存在的丞待解决的问题。在这些文献的基础上提出了本论文的研究课题和主要研究内容。第二章：分别通过‘"grafting to"和‘"grafting from"方法制备了聚乙烯基咔唑(PVK)共价修饰的GO功能材料GO-PVK在第一种方法中,我们将链末端带有羧基的聚乙烯基咔唑通过缩合反应接枝到了甲苯-2,4-二异氰酸酯(TD1)修饰的GO衍生物上。第二种方法是利用可逆加成-裂解链转移(RAFT)自由基聚合这种新的"grafting from"方法,从GO表面直接生长出了PVK。探讨了两种不同的制备方法对存储器件“Al/GO-PVK/ITO性能的影响。第三章：合成了两种共轭高分子共价修饰的GO功能材料GO-PFCz和GO-PANI,研究了材料的基本结构、表面形貌以及材料的电开关和信息存储效应。在基于GO-PFCz的存储器件中,电子给体PFCz和电子受体GO之间的电场诱导电荷转移形成了材料的电荷转移传导态,导致了从OFF念(低导电状态)到ON态(高导电状态)的跃迁。施加反向电压能够有效分离电荷转移态使器件重新回到起始的OFF态。施加不同电压扫描下测得的GO-PFCz薄膜的原位荧光光谱表现出荧光淬灭和复原,验证了电场诱导电荷转移过程。使用红外光谱,拉曼光谱和X-射线光电子能谱表征了聚苯胺原位接枝的GO功能材料(GO-PANI)的结构。细长的纺锤型PANI:纳米纤维包裹着石墨烯纳米片。Al/GO-PANI/ITO器件表现出电双稳态开关和非易失性可擦写存储效应ON/OFF电流开关比超过了104。第四章：利用RGO、肌胺酸和含有醛基的π-共轭高分子之间的1,3偶极环加成反应,制备了两种高度可溶的基于RGO的高分子功能材料RGO-PFTPA和RGO-PFCF。基于这两种材料的器件均表现出非易失性可擦写存储效应。两种器件的开启阈值电压比较接近,而基于RGO-PFC的器件的关闭阈值电压则明显增大、电流开关比也增加了一个数量级存储性能的差异可能是由于在RGO-PFCF的主链上含有给电子能力更强的咔唑单元,进一步强化了RGO和高分子给体之间的电荷转移相互作用,从而更有利于实现器件从OFF态到ON态的转换。第五章：合成了两个新颖的给体-陷阱-受体(D-T-A)结构的聚乙烯基咔唑衍生物,PVK-AZO-2CN和PVK-AZO-NO2。使用这两个高分子制备成的A1/高分子/ITO的三明治结构的器件表现出电双稳态特性和WORM型存储效应,开启电压低于-1.9V,电流开关比超过了105。电双稳态特性是由于场诱导的咔唑基团和受体分子之间的电荷转移以及偶氮苯的电荷捕获作用产生的。利用分子模拟计算、原位UV-Vis光谱、XPS、原位高分辨TEM图验证了可能的存储机理。并进一步通过与不含偶氮苯的参照物PVK-CN和PVK-NO2作对比,证实偶氮苯基团对所合成的PVK-AZO高分子的存储性能起到关键作用。第六章：结合使用溶胶-凝胶反应,蒸馏-沉淀聚合和氧化接枝聚合等材料制备技术,制备了Au@SiO2@PTEMA-g-P3HT核双层壳式纳米球。使用HF侵蚀除去二氧化硅无机内壳,得到了一种内含可移动的金纳米核的电活性高分子外壳封装的“铃铛”型纳米球Au@air@PTEMA-g-P3HT。这种纳米球拥有独特的结构和良好的单分散性,能规整地嵌入聚苯乙烯薄膜中。通过调变活性聚合物薄膜中“铃铛”型纳米球的含量(5,10,25和50wt%),探讨了器件Al/Au@air@PTEMA-g-P3HT+PS/ITO的存储性能。器件的存储机制归属为充当电子给体的PTEMA-g-P3HT外壳和充当电子受体的金纳米核之间的场诱导电荷转移。第七章：总结了博士生阶段获得的主要研究结果,并对课题涉及的技术领域在未来的发展前景予以展望和期盼。