项目名称: 绝缘衬底上有机分子电子学器件的构建—分子结构对电学特性的影响

项目编号: No.61504149

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 路红亮

作者单位: 中国科学院大学

项目金额: 19万元

中文摘要: 信息技术的发展要求电子学器件的尺寸越来越小。传统的Si基晶体管的尺寸正在接近它的物理极限。有机功能分子由于本身的小尺寸和丰富的功能,使其在构建未来电子学器件方面吸引了越来越多的注意。有机分子自身的化学结构无疑将决定分子功能器件的性能。然而,以前由于人们无法在实验上直接观测单个分子的化学结构,使人们对分子结构-物性关系的认识很难深入下去。最近几年非接触式原子力显微镜的发展,尤其在对分子化学结构进行高分辨率成像方面,取得了长足的进步。这为人们进行这一方面的研究提供了机遇。本项目将利用非接触式原子力显微镜对具有一定电子学特性的功能分子进行化学结构的详细表征。在亚分子层面上对其结构进行修饰。探索在绝缘衬底上制备分子器件,并测量其在水平面内电学特性的方法。全面了解分子的内部化学结构以及外部环境对其电子学性能的影响。为未来按照人类意愿设计分子电子学器件提供依据。

中文关键词: 分子器件;分子电子学;非接触式原子力显微镜;化学结构;电学特性

英文摘要: With the development of information technology, the scale of electronic devices is becoming smaller and smaller. The conventional Si-based transistor is approaching its physical limit. More and more work is being undertaken on the development of new materials and devices. Organic molecules, due to their small size and diverse properties, attract great attention. Mechanically controllable break junction (MCBJ) is one of the most commonly used techniques that are able to measure electronic properties of a single molecular device. However, only one molecule device could be studied by using MCBJ at a time, which limited its applicability in the integration of multiple molecular devices. Scanning tunneling microscopy (STM) could be used to characterize molecular device on a substrate with very high spatial resolution, whereas only vertical properties of a single molecule could be measured. Another problem about STM measurement is that we have to use a conductive substrate for obtaining a tunneling current.. Electrical properties of molecular devices are undoubtedly determined by their chemical structures. However, the detailed molecular structure of an organic molecule, in a sub-molecular level, could not be observed experimentally until the chemical bonds of a pentacene molecule were visualized recently by using non-contact atomic force microscopy (NC-AFM). In this proposal, we will utilize ultra high vacuum NC-AFM/STM to study the effects of molecular chemical structure on its electrical properties. We will prepare some organic molecules with special functions on an insulating NaCl/Cu(111) substrate. Then we study their chemical structure and electronic structure in detail by using NC-AFM and STM. Next we construct electrical connection between molecule and conductive wire and measure the electrical properties. Molecular structure will be modified by using precise atom manipulation technique with NC-AFM and its influence on electrical properties will be studied. This work will deepen the understanding of relationship between chemical structures and their electrical properties of organic molecules, and will be helpful for people to design molecular electronic devices in future.

英文关键词: molecular devices;molecular elctronics;noncontact atomic force microscope;chemical structure;electrical property

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