分子电子学与分子器件.pptVIP

分子导线电性能测量的两种方法 一、直接把导线置于两电极之间或 电极和测量仪器(STM或AFM等)的 针尖之间进行测量(直接法) ； 二、在分子导线两端分别引入富电 子和缺电子的端基(通常为过渡金 属)，通过相对简单的谱学测量即 可得到电子通过导线传输的信息( 间接法) 分子开关 分子开关是指用电双稳材料制成的具有双稳态特性 的量子化体系。当外界光、电、热、磁、酸碱度等 条件变化时，分子的形状、化学键的生成或断裂、 振动以及旋转等性质会随之变化，通过这些变化， 分子可以在两种状态之间可逆转换，两种状态由于 电阻值高低不同而对应于电路的通断，从而实现信 息传输的功能。 电双稳材料 对材料两端施加电压，当电场达到某一阈值 时，该材料可由高阻态转为低阻态；若再通 过某种能量激励，如反向电场或电流脉冲， 又可使材料从低阻态恢复到高阻态。在没有 外加刺激时，两种状态均能稳定存在。 　　　 基于电子转移的光控开关 基于光诱导分子构型变化的开关 分子存储器 分子存储器是指用来存储信息的量子化体 系。分子水平上的存储是通过具有双稳态或 多稳态特性的分子材料实现的。在电场的作 用下，这种材料可从原来的绝缘态跃迁为导 电态，相当于计算机存储器中的“0” “1”两种 状态；用来“写入”信息的工具就是电场。 分子整流器 整流器的作用是将交流信号转换成直流信号 。分子整流器是由有机给体、受体桥连而成 的分子结构，能显示类似p-n结特性的电流 -电压整流特性。 分子场效应管 场效应管(FET)是通过外加电压 产生电场改变导电沟道的宽窄以 控制载流子运动的一种有源器件 。它既有开关作用、又有增益功 能，维持电路中电信号正常的电 平(工作电压)，在计算机中起着 非常关键的作用。 有机场效应管的工作机理 典型的有机场效应管的结构包括电极(栅极、源极 、漏极)、绝缘层、半导体层。当栅极有一定电压时 ，会产生垂直半导体层的电场，在半导体层中形成 导电沟道，在一定漏极电压下，源极和漏极之间就 有电流通过。通过调节栅极电压，就可改变其产生 的电场强度，从而影响半导体层中导电沟道宽度和 流经源极、漏极的电流。 分子闸流管 分子闸流管的作用相当于普通固体器件中的 可控硅，可以使用具有非易失性(信号一旦写 入，能够持续很长时间)的电双稳材料制成。 与传统的可控硅相比，分子闸流管用于脉冲 电路和控制器系统时，具有响应速度快、功 耗低、动态电阻小的优点。 分子闸流管工作机理 在分子两端加上电压U，当U小于阈值电压Vt 时，器 件处于阻抗很高的“关闭状态”(相当于正向阻断)；然 后加上适当的直流控制电压△μ使U+△μ Vt 时， 器件迅速转换到低电压、大电流的导通状态。由于 选用的是具有非易失性的材料，故此后控制电压 △μ就失去作用，器件要在其他条件下才能再恢复 到关闭状态。 分子马达 分子马达的概念起初源于生物界，是对一大 类广泛存在于细胞内部、能够把化学能直接 转换成机械能的酶蛋白大分子的统称。 分子马达的部件 分子转子(molecular rotor)、分子传动装置 (molecular gear)、分子开关(molecular switch)、分子梭(molecular shuttle)、分子 转门(molecular turnstile)、分子棘齿(mole cularratchet)、分子滑环(rotaxanes)和分 子链环(catenanes)等 　　　超分子光化学分子机器就是在光的驱动下能够执行类似机械运动功能的超分子体系： 分子转动装置 分子梭 与分子电子学相关的新技术 1. 分子自组装技术； 2. 微流体技术、 3. 电场辅助组装技术 4. 纳米电极制作技术等 分子自组装技术 在分子电子学领域，大多数有机分子同电极 的连接都是通过自组装过程来完成的．巯基 分子在金电极表面形成的自组装单分子膜在 分子电子学的研究中起着重要的作用，未来 的分子计算机最有可能的实现方式也是通过 分子自组装． 微流体技术 微流体技术用来组装纳米管和纳米线的平行 列阵有着成本低廉、设备简单、操作方便等 诸多优点，是发展中国家进行相关研究的首 选． 微流体技术的工作原理 纳米管和纳米线悬浮在流体之中并随其一起 流动时，其取向将会与流体流动的方向趋于 一致，当流动停止时纳米管、线就会沉积下 来形成平行的列阵． 电场辅助组装技术 当悬浮在溶液中的纳米线置于电场中的时候 ，会产生极化并平行于电场的方向取向，如 果产生电场的两电极之间的距离恰好匹配于 纳米线的长度，纳米线就会被吸附并跨接在 两电极之间． 纳米电极制作技术 用精度最高的电子刻蚀技术，也仅能得到10 nm的电极间距，这个距离对于单分子来说 还是太大了．应用一种叫做电迁移的技术与 电子刻蚀技术相结合，可以