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2019年 9月25日-27日 | 上海世博展览馆

新方法首次建立与半导体中单个分子的电接触

2018-07-18


用分子填充微孔并通过下面的铂电极和上面的金纳米颗粒电极进行电接触。图片来源:IBM Research - 苏黎世


电路不断地缩小和扩展,并具有特定的功能。如今,一种新的方法实现了在传统硅芯片上利用简单的分子来建立电接触。巴塞尔大学的化学家和来自苏黎世拉斯克顿的IBM研究人员在Nature上发表了一篇文章,该文章表明,这项新技术有望带来传感器技术和医学的进步。

 

为了进一步发展半导体技术,分子电子学领域的科学家们正在寻求用单个分子而非单质硅来制造电路元件。由于单个分子独特的电子特性,其适用于传统硅技术无法实现的应用。然而,这需要可靠且廉价的方法来在分子的两端产生电接触。

 

生产数千种元素

 

来自巴塞尔大学和苏黎世的IBM研究中心研究人员现已开发出一种技术,可以建立与单个分子的电接触。通过在分子上沉积纳米颗粒薄膜,可以同时生产数千种稳定的金属—分子——金属组分,同时不影响分子的性质。这一方法是用由碳、氢和硫组成的烷烃-二硫醇化合物来演示的。

 

研究人员使用了一种夹层结构,其中,中间的分子从上方和下方与金属电极接触。下电极由一层铂构成,其上涂有一层绝缘材料。然后在该层中蚀刻微孔,以产生不同尺寸、任意图案的孔隙,在这些孔隙内部,与铂电极进行电接触。

 

自组装单层膜

 

研究人员还利用了某些分子的自组装能力。在形成孔隙的图案时,他们使用了含有烷二硫醇分子的溶液,这些溶液自组装到孔隙中,形成致密堆积的单层膜。在该膜中,各个分子呈现规则排列并与下铂电极进行电连接。通过由金纳米颗粒制成的上电极建立与分子层的电接触。

 

这项新技术在很大程度上解决了先前阻碍分子电接触产生的问题,如高接触电阻或细丝穿透薄膜造成的短路。通过该方法制造的构件可以在标准条件下操作并拥有长期稳定性。此外,该方法还可以应用于其他各种分子系统,开辟了将分子化合物整合到固态器件中的新途径。它的其他应用还可能包括传感器技术和医学领域的新型仪器。

 

“我们的方法将有助于加速化学合成和可控电子与传感器组件的开发。”巴塞尔大学化学系的Marcel Mayor教授如是说。该项目获得了国家研究能力中心(NCCR)的分子系统工程的大量资助,其中巴塞尔大学和苏黎世联邦理工学院是该项目的领导机构。

来源:网络