三聚氰胺分子转成双功能单分子器件 中科大单分子手术水平国际领先

本刊讯近日,中科大成功实施三聚氰胺单分子手术,把比头发丝的六万分之一还细的小分子转变为既有二极管效应又有机械开关效应的双功能单分子器件,为单分子器件的多功能化开辟了新的思路。这一做法为国际首创。由中科大教授杨金龙等人领衔的中科大合肥微     

分子器件中国科学家谈科学

分子器件将使人们的生活空间扩展到微观的层次,将改变社会的方方面面,尤其会引起生物、医学、材料、电子等领域的根本性变化。分子器件的概念涉及两方面的内涵:基于分子材料的器件和基于分子尺度的器件。基于分子材料的器件涉及到各种薄膜器件、单晶器件、自组装器件等。基于分子尺度的器件是目前国际科技界竞争最为激烈的领域之一。分子器件的发展有两种趋势:一是将无机材料合成为有机材料,增强分子的柔软性;二是注重单分子的功能,力争实现超高性能器件。     

单分子的新奇物性及其调控

随着电学器件的尺寸逐渐减小,分子电子学,即将单个分子作为电路的组成元件,逐渐成为一个前沿研究领域.在分子电子学领域中,这种单分子器件不仅为未来电路器件的微型化提供了潜在的解决方案,更是由于其独特的纳米尺度而蕴含着大量新奇的物理性质.本文在简要介绍单分子器件的构筑方法后,详细介绍了单分子器件在电学、磁学和量子方面的部分新奇物性以及相应的调控方式,并对单分子科学在器件制备方法、测试手段和机制研究等方面进行简要的总结与展望.     

L—B单分子膜制备的MIS结构和电容电压特性

利用Ｌ－Ｂ单分子功能膜的绝缘性制作ＭＩＳ器件，通过对它的结构和电容－电压特性曲线的研究，发现ＬＢ膜可以改善ＭＯＳ器件的性能和消除ＭＯＳ器件的“异常”Ｃ－Ｕ特性现象，利用ＣＵ特性曲线可以检测Ｌ－Ｂ膜成膜质量，利用零偏压时的电容值可以计算各成膜材料的介电常数。     

L－B单分子膜制备的MIS结构和电容电压特性

利用Ｌ－Ｂ单分子功能膜的绝缘性制作ＭＩＳ器件．通过对它的结构和电容－电压（Ｃ－Ｕ）特性曲线的研究，发现Ｌ－Ｂ膜可以改善ＭＯＳ器件的性能和消除ＭＯＳ器件的“异常”Ｃ－Ｕ特性现象，利用Ｃ－Ｕ特性曲线可以检测Ｌ－Ｂ膜成膜质量，利用零偏压时的电容值可以计算各成膜材料的介电常数．     

单苯分子器件I-V特性的紧束缚近似法研究

采用紧束缚近似法对由单苯基分子构成的三端器件的I-V特性进行了研究,所得结果近似表现出了MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)器件的电学规律;同时模拟并讨论了该器件的I-V特性随温度的变化规律．发现：电流幅值随门电压的增大而增加,温度对电流幅值有重要影响．文中所得结论为分子器件和纳米器件的开发提供了理论基础．     

有机半导体复合光导材料与器件的研究与发展

通过不同结构、不同组成、不同遥光导材料的复合，可以得到功能的协同增强、优化以及互补效应。采用分子内复合和分子间复合的方法，可以制备在可见光和近红外区域均有很高光敏性的有新型有机光导材料。同时，研制使材料与器件交叉渗透，结合为一体的单层有机光导体，可大大地降低生产成本．     

单分子二极管整流特性的第一性原理计算

在分子电子学领域中, 设计分子的结构可以实现特定的功能. 单分子二极管的整流行为是极具吸引力的器件功能之一. 研究了对称分子和非对称分子结的电子输运, 分别对应为四苯基和二嘧啶基二苯基单分子结, 二者均是共价结合到两金属电极. 与其同源对称嵌段相比, 非对称二嵌段分子表现出明显的整流行为, 且电子输运方向是从二苯基流向二嘧啶基. 利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)和非平衡格林函数(non-equilibrium Green's function, NEGF)结合的第一性原理方法研究了单分子结的电子结构及其量子输运. 电流-电压 ($I$-$V$)曲线的非对称性可以用非对称分子二嵌段在偏压下由于电子态的局域性带来的非平衡效应进行解释. 本理论计算定性上符合其他小组的实验结果, 且尝试了不同的末端接触. 结果发现, 实验中的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)针尖接触结构会一定程度地抵消非对称分子的整流效应, 而 STM 针尖接触结构的结果分析也符合之前的理论预测.     

单分子磁体耦合铁磁电极的量子输运

用主方程方法研究单分子磁体与两个铁磁电极耦合的自旋极化输运特性,对左右铁磁电极的自旋极化方向成任意角的情况,计算了单分子磁体量子态的占据率及通过系统的电流和隧穿磁阻(TMR).态的占据率随时问的变化表明单分子磁体的自旋翻转,当时间足够长时,占据率达到稳态,不同的夹角发生翻转现象的时间不同.这些结果为磁性分子器件的设计提供了理论依据.     

静态随机存储器单粒子翻转效应截面的蒙特卡罗模拟

单粒子翻转(SEU)效应是离子入射静态随机存储器(SRAM)使其逻辑状态发生改变的一种效应.依据地面单粒子翻转实验数据构建合适的模型可以对器件的在轨运行错误率进行预估.文章主要针对0.15μm工艺的SRAM,基于蒙特卡罗软件Geant4,构建经验模型,模拟其单粒子翻转效应截面,并将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明该经验模型可以应用于亚微米器件单粒子翻转效应的模拟.