用分子自组装技术制备的单电子器件的Monte Carlo模拟

用分子自组装技术制备出纳米金单电子器件,并测量了其伏安特性,根据单电子系统的半经典理论,用MonteCarlo法对其结果进行了模拟.结果表明,模拟出的伏安曲线与实测的伏安曲线有较好的一致性,反映了模拟方法用于单电子器件研究的合理性,此外发现,虽然单电子器件两电极间含有众多的纳米粒子,但在低压区,其伏安特性只与少数纳米粒子有关 关键词： 单电子器件 MonteCarlo模拟 分子自组装     

DNA模板纳米粒子自组装及其在纳米电子器件中的可能应用

以生物分子为模板进行的纳米粒子白组装之所以受到人们的广泛关注，主要是追求其在纳米电子器件的成功应用。文章结合近年来国内外研究工作和本实验室小组成员的一些相关工作，综述了DNA模板的无机纳米粒子白组装形成有序纳米结构及其在纳米电子器件上应用的研究进展，讨论了此种组装技术的局限性并展望其发展前景．     

分子电子器件简介

分子电子３器件是新近发展起来的研究领域之一，从化学分子结构的观点简单说明了用于分子电子器件的功能材料的特征，对这些功能分子进行有序组装的技术，以及分子电子元件的功能，并列举了几个简单的器件模型。     

功能纳米结构的组装和物性调控

功能纳米结构的组装与物性调控是纳米电子器件前沿基础研究领域的重要问题.本文对我们实验室在纳米自组装结构和物性调控方面的主要研究进展进行介绍.对扫描隧道显微镜(STM)的成像机制和针尖功能化问题进行了研究和探讨.选用不同的策略和方法来实现功能分子在金属单晶基底上的可控自组装,形成各种自组装有序结构,通过磁性分子吸附构型的改变来实现对金属表面上单分子自旋态的量子调控.     

超分子有机薄膜

利用超分子有机薄膜技术能制成新的传感分子电子器件、光学器件和生物分子器件等，受到跨学科高技术研究领域的重视。本文描述了超分子有机薄膜的制备方法以及在各应用领域的研究状况。重点介绍了我们研究组在近20年工作中，利用LB膜技术，在光电器件、气体传感技术和光学非线性，特别是在生物传感技术方面的研究成果。按照生物体系提供的信息，模拟合成功能分子，建造有组织的分子组装体，以便用来研究依赖于分子排列的生物物理化学效应。     

纳米结构自组装和分子自组装体系

系统地总结并评述了纳主结构和自组装体系和分子自组装体系的最新进展,介绍了纳米结构自组装和分子自组装的基本概念,总结了几类自组和分子自组装体系的合成方法,例举了这类自组装体系的新特性及与下一代纳米结构器件之间的联系。     

宏观分子自组装:一条架在分子和结构体之间的桥梁

文章介绍了一种新的分子自组装现象 :宏观分子自组装 .由一种新型的两亲性超支化多臂共聚物在丙酮中直接自组装形成厘米长度、毫米直径的宏观多壁螺旋管 .并对宏观管子的精细结构、性能进行了详细描述 ,同时阐述了宏观分子自组装机理 .宏观分子自组装现象的发现将分子自组装的研究领域推进到了宏观尺度范围 .     

有机无刻痕光栅的研制

通过有机合成获得了香蕉形分子化合物1,3-phenylene bis(4-methoxy-benzylidene amine).将少量的香蕉形分子化合物夹在两块玻璃衬底之间,加热到150℃使其熔化,然后自然冷却至室温,香蕉形分子可自组装成有机无刻痕光栅.偏光显微镜分析表明,这些香蕉形分子能够在两块玻璃付底之间通过分子自组装技术而形成平行且等间距、折射率呈周期性变化的条纹.氦氖激光衍射实验表明,香蕉形分子自组装而成的光栅与有刻痕光栅相比同样可对红光进行有效衍射.从香蕉形分子的立体结构出发,探讨了香蕉形分子自组装成有机无刻痕光栅的形成机制,并导出了有机无刻痕光栅的衍射光强分布公式.     

自组装硫醇分子膜电输运特性的导电原子力显微镜研究

在Au(111)表面自组装制备了不同链长的烷烃硫醇分子膜，并利用导电原子力显微镜研究了 自组装分子膜的输运特性随外加压力的变化.结果发现分子膜的电流随压力的增加而增大， 其变化特征可以较好地用Hertz模型描述.在相同压力和电压下，通过分子膜的电流随分子链 长的增加呈指数衰减，其衰减因子先随压力的增加而减小，后逐渐趋于稳定.此外，长链分 子自组装膜的电流随压力的变化比短链分子膜更为明显.分析表明，自组装硫醇分子膜输运 特征的压力依赖性主要源于电荷在分子膜中的链间隧穿过程. 关键词： 分子自组装 输运特性 原子力显微镜     

分子电子器件的电性能测试方法

介绍了用于两端分子电子器件电性能测试的纳米孔技术、交叉线接触技术、导电原子力显微镜技术、扫描隧道显微镜技术、纳米间距电极技术以及机械可控断裂结技术．结合分子器件的电性能测试要求，对各类测试方法进行了分析评价，并简要指出了分子器件电性能测试研究的发展趋势。     

通过具有偏振选择性的紫外/红外混频超快光谱探测有机光电薄膜中的相对分子取向

分子堆积模式是决定电子/能量转移过程的关键因素,影响有机薄膜器件的光电特性. 本文通过具有偏振选择性的紫外/红外混频超快光谱研究了7-(二乙氨基)香豆素-3-羧酸和苝两种有机分子的薄膜. 并利用分子间能量/电子转移引起的信号各向异性变化来计算供体的电子跃迁偶极矩与受体的振动跃迁偶极矩之间的夹角,从而得出两个相邻分子之间的相对取向. 用这种方法测得7-(二乙氨基)香豆素-3-羧酸薄膜的相对取向角为53.4o,接近其单晶结构的60o,苝薄膜的相对取向角为6.2o,也接近其单晶结构的-0.2o. 除了实验中的不确定性,这种方法确定的角度与单晶的角度之间的微小差异还可能源于薄膜样品是多晶的,且其中一些分子是无定形的.     

基于交叉结构的分子电子器件及其逻辑电路的研究进展

随着大规模集成电路的特征尺寸进入到纳米级，传统的硅基集成电路技术面临挑战，新材料及新结构的研究成为热点，纳电子学分支之一的分子电子器件正在蓬勃发展一场效应晶体管（FET）和交叉结构是目前主要的分子电子器件的结构，而交叉结构有利于集成受到广泛关注。文章概述了基于交叉结构的分子纳米器件工作原理、工艺流程，并着重介绍了逻辑功能的实现方法及其研究进展，最后，总结了交叉结构的前景及所面临的困难。     

高度取向的半导体聚合物薄膜的溶液浸涂法生长及其电荷传输特性研究

有效地控制有机半导体分子取向和堆积特性对实现高性能电子器件具有非常重要的意义,而发展简便高效的溶液相成膜技术是实现这一目的的重要途径.本文采用改进的溶液浸涂法,成功地成长出大面积宏观取向的半导体聚合物P(NDI2OD-T2)和PTHBDTP薄膜.偏光显微镜和极化的紫外-可见光吸收谱测量显示,薄膜中聚合物分子主链骨架沿成膜时液面下移方向择优取向.原子力显微镜观察到聚合物薄膜由纳米尺度的取向有序晶畴构成,畴的取向与分子链的取向一致.采用衬底-溶液界面处表面张力和溶剂蒸发诱导的分子自组织过程来解释浸涂法生长聚合物取向薄膜的微观机理.使用取向的P(NDI2OD-T2)薄膜制备场效应晶体管,显著地提高了电子迁移率(可达4倍),并实现高达19的迁移率各向异性度.这可归因于共轭的聚合物主链骨架择优取向引起电荷传导通路的变化.     

Stresses and deformation processes in thin films on substrates

The stresses that develop in thin films on substrates can be detrimental to the reliability of thin film electronic devices. In order to design these devices for improved mechanical reliability, an understanding of the origin of these stresses and the controlling deformation processes in thin films is needed. This review begins with a discussion of the basic techniques used for measuring stresses in thin films and for studying the mechanical properties of thin films. The proposed models for the origin of stresses in thin films are then reviewed. Finally, the effects of microstructure and substrate constraint on thin film deformation processes are discussed.     

Fluorescence Characteristics of Some Dehydroabietic Acid-Based Arylamines

Absorption spectra and fluorescence data in nonpolar solvents are reported for seven novel dehydroabietic acid-based diarylamines, which have potential as components of hole transport layers for molecular electronic devices. This bulky group has been found to improve the possibilities for film formation of these compounds, and in this study we show that this does not significantly affect their fluorescence characteristics, which are similar to diphenylamine.     

拓扑缺陷的不同分布对单壁碳纳米管电学性能的影响

在紧束缚近似基础上，利用扩展的Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型，在实空间研究了在完整的“zigzag”碳纳米管中分别引入5／7，5／6／7，5／6／6／7拓扑缺陷所构成的(9，0)-(8，0)，(9，0)-(7，0)和(9，0)-(6，0)三种异质结的电学性能．通过研究表明：这些拓扑缺陷不仅改变碳管的直径，而且支配费米能级附近的电学行为．并计算了(9，0)-(8，0)，(9，0)．(7，0)和(9，0)-(6，0)系统的电子态密度，对这3种异质结的能带结构和电子态密度进行了比较．结果表明：五边形和七边形在碳管中分布的不同对碳管电学性能的影响明显不同．因此，可以研制出基于这些异质结的不同的电子器件基元．     

以石墨烯为电极的有机噻吩分子整流器的设计及电输运特性研究

传统硅基半导体器件受到了量子尺寸效应的限制,发展分子电子学器件有可能解决这一难题.本文提出了由石墨烯电极和有机噻吩分子相结合构造分子器件的思想,建构了"石墨烯-噻吩分子-石墨烯"结构的分子器件,并运用非平衡态格林函数结合密度泛函理论的方法研究了其电输运特性.系统地分析了电子给体"氨基"和电子受体"硝基"两种取代基的位置对有机噻吩分子电输运的影响.计算表明,有机噻吩二聚物被"氨基"和"硝基"取代后会产生明显的负微分电阻效应和整流效应.进一步对产生这些效应的物理机制进行分析,发现氨基的位置可以调整负微分电阻的强弱,硝基的位置可以改变整流的方向.     

立方氮化硼薄膜的最新研究进展

立方氮化硼(cBN)作为一种在自然界中并不存在的人造材料具有优异的理化特性. 在超硬刀具、高温电子器件和光学保护膜等领域有着广泛的应用前景，已经成为材料科学的研究热点之一. 但是气相生长高质量cBN薄膜仍然还有许多难点需要攻克. 在综述近几年cBN薄膜研究所取得的一些突破性进展后，结合研究现状提出今后可能的主要研究方向. 关键词： 立方氮化硼薄膜 压缩应力 异质外延 掺杂     

液态镓在石墨烯表面的润湿性及形貌特征

液态Ga及其合金的熔点低、毒副作用小、导电率高,使得这类液态金属能像石墨烯一样被广泛应用于微流器件、柔性电子器件中,制备这些器件的关键在于有效控制各生产环节中液态金属在固体界面上的润湿性及形貌特征.基于Lennard-Jones(L-J)势函数,利用分子动力学模拟方法研究了金属Ga在石墨烯表面的润湿性,根据模拟结果拟合的L-J势参数能正确描述Ga原子与衬底之间的相互作用并得到了与实验值极为接近的润湿角,发现衬底与液膜间相互作用的微小改变都会对最终润湿形态产生极大影响,平衡态的润湿角和脱离衬底速度随着Ga-C间势能的减小而增大,并成功获得了不同厚度的Ga液膜在石墨烯表面的形态演变规律,极为符合液态Ga的基本特性.利用所得L-J势函数参数模拟了液态Ga在粗糙度相同但纳米柱尖端形貌不同的C材料表面的润湿演变,发现纳米柱尖端形貌对液态Ga的润湿过程及状态影响极大.