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記者30日從廈門大學(xué)獲悉，該校固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室洪文晶教授、楊揚(yáng)副教授研究團(tuán)隊(duì)，與英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)柯林?蘭伯特院士團(tuán)隊(duì)合作，在室溫下制備出了迄今為止最薄的、大約為頭發(fā)絲六萬(wàn)分之一大小的單分子電子器件。該研究成果于30日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《科學(xué)?進(jìn)展》上。
半導(dǎo)體被喻為國(guó)家的“工業(yè)糧食”，其中硅基微電子器件占據(jù)了主導(dǎo)地位。然而，傳統(tǒng)的硅基器件的尺寸降低到十納米尺度之后，隨著技術(shù)上面臨的巨大挑戰(zhàn)，其制備和研發(fā)成本不斷增長(zhǎng)，且硅基器件小型化正逐步逼近其物理極限。因此，采用有機(jī)分子作為核心結(jié)構(gòu)單元來(lái)構(gòu)筑新型分子電子器件，是突破半導(dǎo)體器件小型化的重要潛在技術(shù)方案之一，而有機(jī)分子器件小型化的尺寸極限也就成為該領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)科學(xué)問題。
新型單分子電子器件構(gòu)成示意圖
在這一工作中，廈門大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)基于其自主研發(fā)的精密科學(xué)儀器，巧妙地通過調(diào)節(jié)兩片石墨烯電極之間的距離，連接了僅有單原子層厚度的平面有機(jī)分子，并精準(zhǔn)表征了這一導(dǎo)電溝道長(zhǎng)度僅有原子層厚度的超薄單分子電子器件的電子學(xué)性質(zhì)。他們還發(fā)現(xiàn)，雖然導(dǎo)電溝道長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的單分子電子器件（通常為二到五納米）和硅基電子器件（通常為十到數(shù)十納米），有機(jī)分子層的微小結(jié)構(gòu)區(qū)別仍會(huì)對(duì)這類器件的電學(xué)性能產(chǎn)生數(shù)十倍的顯著變化。
柯林?蘭伯特院士團(tuán)隊(duì)通過理論計(jì)算揭示，這一器件展現(xiàn)了和之前傳統(tǒng)單分子電子器件顯著不同的新奇電子輸運(yùn)性質(zhì)，不同分子結(jié)構(gòu)可以有效調(diào)控電子通過這一器件的量子隧穿效應(yīng)，從而為新型分子器件的設(shè)計(jì)和制備提供了全新思路。
“這一僅有原子層厚度的超薄分子電子器件，展示了納米尺度電子輸運(yùn)的獨(dú)特量子隧穿特性，也充分體現(xiàn)了分子電子器件在未來(lái)半導(dǎo)體器件小型化領(lǐng)域的重要潛力?！焙槲木дf(shuō)。（科技日?qǐng)?bào)記者謝開飛 通訊員趙世強(qiáng)）
