第七章分子电子学器件.pptVIP

第1页，共24页，星期日，2025年，2月5日★微电子学器件：真空电子管→晶体管→集成电路→特大规模集成电路(加工线宽国外：0.18－0.16－0.13?m；国内：0.35?m)★纳电子学器件：器件的加工线宽或组装尺寸范围在0.1-100nm★分子电子学器件：由具有电、磁、光、热、离子、机械和化学反应性能的分子和超分子组装排列而成的有序结构，是在分子或超分子层次上完成信息和能量的检测、转换、传输、存储与处理等功能的化学及物理系统。简单地说，分子器件就是在分子水平上具有特定功能的超微型器件第2页，共24页，星期日，2025年，2月5日★分子器件的研究目标:采用有机和无机导电聚合物、生物聚合物、电荷转移盐、有机金属和其他分子材料，开创出用于信息和微电子学的新型元件。★分子器件的优点：①分子电子芯片的尺寸比目前的硅芯片小3个数量级；②一个同样体积的分子芯片具有比通常芯片高出几百万倍的计算能力；③计算机的设计概念也有较大的变化，分子大小的电子线路的排列密度会导致真正的数据库计算机存储器的发展第3页，共24页，星期日，2025年，2月5日7.2分子导线种类信息的载流子金属电子无机非金属电子、空穴分子电子、空穴、孤子、自由基电子、极化子、双极化子第4页，共24页，星期日，2025年，2月5日★分子导线举例①共轭聚合物反式聚乙炔顺式聚乙炔聚对苯第5页，共24页，星期日，2025年，2月5日聚吡咯聚噻吩聚二乙炔聚硫氮化物(SN)n第6页，共24页，星期日，2025年，2月5日②纳米尺寸的刚性线性分子导线尺寸为3.06nm的分子导线第7页，共24页，星期日，2025年，2月5日尺寸为5.28nm的分子导线第8页，共24页，星期日，2025年，2月5日尺寸为7.5nm的分子导线第9页，共24页，星期日，2025年，2月5日③卟啉衍生物分子导线第10页，共24页，星期日，2025年，2月5日7.3分子光子导线硼-二吡咯亚甲基染料在一端提供光输入，三个锌卟啉的线性排列作为信号的输运单元,而原卟啉在另一端提供光输出第11页，共24页，星期日，2025年，2月5日7.4分子激光皮秒光开关它含有两个三戊烷基单苯基卟啉(HP)，刚性地连接到N,N-双苯基-3，4，9，10－苝双(二酰亚胺)(PBDCI)上第12页，共24页，星期日，2025年，2月5日PBDCI衍生物能可逆地被一个电子或两个电子还原，这就提供这样一种可能性，即从给体分子转移的快速光诱导电子可以选择性地以一个电子或两个电子还原PBDCI，由此而生成从713nm到546nm光致变色的吸收带，能作为光学分子开关的基础第13页，共24页，星期日，2025年，2月5日PBDCI衍生物的光物理行为构成一个光强度依赖性的光开关。当光强度增加时，PBDCI衍生物从713nm处的强瞬态吸收体转变到546nm的吸收体。用这样的分子能在皮秒时限内调制两束不同颜色的光。而且PBDCI衍生物能作为具有两种不问激发波长的开关。激发PBDCI衍生物将第一个电子转移以生成PH+—PBDCI—HP。第二个电子的转移可以在585nm外加第二个光子来激发，生成PH+—PBDCI—HP+，也就是原则上由剩余的基态卟啉吸收，因此，这个分子能形成逻辑操作第14页，共24页，星期日，2025年，2月5日7.5分子整流器分子整流器的模型分子：由受体7，7，8，8—四氰基对亚甲基苯醌(TCNQ)和给体四硫富瓦烯(TTF)组成。3个亚甲基桥是为了保证分子的刚性和绝缘性第15页，共24页，星期日，2025年，2月5日★实例：单分子LB膜第16页，共24页，星期日，2025年，2月5日7.6化学和电化学可开关的分子来回运动装置第17页，共24页，星期日，2025年，2月5日