随着信息技术的飞速发展,人们对信息存储器件及材料提出了许多新的要求,如大的信息存储密度、快的读写速度、低的使用能耗及多层次的存储等。为了满足上述需求,存储器件的集成度不断增大,但是这一方法带来了一系列物理和经济问题,严重的制约了以硅、锗为代表的传统半导体材料的发展。在此背景下,具有良好的加工性能、机械性能、成本低廉、可实现3D堆叠及多层次存储等优点的聚合物基信息存储材料成为了新一代分子级存储材料的研究对象。聚酰亚胺由于其优异的热稳定性、化学稳定性及机械性能在众多的聚合物材料中脱颖而出成为了人们关注的重点。在保证聚酰亚胺基体优异的综合性能不受影响的前提下,将电子给体和受体基团引入同一分子链中,设计合成新型的具有电双稳性的可溶性聚酰亚胺并研究其存储性能是近来研究的热点。虽然科学家们已经制备出结构各异的具有不同存储行为的聚酰亚胺材料,但是其结构与存储性能之间的关系并不明确。预测给定分子结构的聚酰亚胺的存储行为或不同结构的聚酰亚胺之间存储行为的差别十分困难。目前已经制备出的聚酰亚胺结构差别较大,很难建立其结构与性能间的关系。因此,通过合理的分子设计,制备出结构差别微小但存储行为不同的聚酰亚胺,并建立其结构与存储性能间的关系对于未来聚酰亚胺基信息存储材料的发展非常重要。在本论文中,我们以三苯胺结构为基础、通过典型电子给体基团的优化组合,设计并制备出五种结构新颖的可溶性聚酰亚胺(6F-CzTPA PI,6F-aNA PI,6F-PNA PI,6F-CzTZ PI和6F-OCzTZ PI),并根据结构差异将其分为三组讨论分子结构对存储性能的影响。在具有电活性的聚酰亚胺6F-CzTPA PI中,咔唑取代的三苯胺基团(CzTPA)作为电子给体,6FDA作为电子受体。该种聚酰亚胺表现出SRAM型存储行为是由于其电子给受体配比不平衡导致的。HOMO和LUMO能级分布的差异性表明这种不平衡表现在两个方面：在二胺单体DACzTPA中含有的咔唑基三苯胺的给电子能力远大于单独的咔唑或三苯胺基团；咔咔唑基三苯胺中含有两种电子给体基团,同作为电子受体基团的亚胺环相比,电子给体基团和电子受体基团的当量比大于1。对于6F-aNA PI和6F-PNA PI,二苯基萘胺(DPNA)基团作为电子给体,6FDA作为电子受体。两种聚酰亚胺唯一区别在于分子结构中萘环的取代位置不同：6F-aNA PI含有α-萘胺;而6F-PNA PI中含有β-萘胺。但是两者展现出完全不同的存储行为：6F-aNA PI具有WORM行为而6F-βNA PI表现出Flash型存储。经计算机模拟和实验相结合的方法研究发现,利用电子给受体间电荷转移及电荷转移络合物的形成可解释两种聚酰亚胺展现不同存储行为的原因。在外加电压作用后,共平面性较差的6F-aNA PI会产生较大的能垒以阻止电荷转移的回复过程,造成其具有非易失性的WORM型存储行为。此外,在6F-CzTZ PI和6F-OCzTZ PI中,6FDA同样作为电子受体,而苯基咔唑基团(PCz)作为电子给体。6F-OCzTZ PI是在6F-CzTZ PI结构的基础上引入作为柔性基团的苯氧基制备而成的。6F-CzTZ PI和6F-OCzTZ PI同样表现出了不同的存储行为,分别为非易失性WORM和易失性SRAM。采用场致电荷转移理论对其表现出的不同存储行为进行分析发现,其存储行为同电荷转移络合物的稳定性密切相关。与6F-OCzTZPI分子链相比,6F-CzTZ PI的分子链的共轭程度较大、柔性较好和偶极距较大。上述情况均有利于形成稳定的电荷转移络合物,因而6F-CzTZ PI表现出WORM型存储行为。本论文论述了聚酰亚胺的分子结构与其存储性能的关系,证明了通过典型电子给体基团的优化组合可制备出具有不同存储行为的聚合物基信息存储材料的研究思路的可行性,为未来存储材料的发展提供了一种简便、高效的方法。同时可以通过分子模拟对所设计出的聚合物分子结构的共平面性、能级和偶极距的计算和分析可预测其相应的存储性能,对未来基于场致电荷理论的存储材料的发展具有深远意义。