论文部分内容阅读
分子电子学旨在实现基于分子结构单元的电子元件，自从1974年Aviram和Ratner首次提出分子电子器件模型，分子电子学在很多方面取得了突破。本论文主要针对有机功能分子构筑元器件开展研究，主要研究内容和研究结果如下: 1萘酰亚胺类衍生物的研究。我们通过调控其对称性或桥联给体单元来调控此类分子的物理化学特性，并研究了其在有机场效应晶体管中的电荷输运特性，发现随着桥联给体单元给电子能力增强，化合物载流子传输由n型转变为双极性。 2具有氧化还原活性的炔烃类分子导线的研究。考虑到氧化活性中心对分子导线导电能力和导电机理的影响，我们在低聚苯乙炔(OPE)及聚苯撑乙炔(PPE)分子骨架中引入四硫富瓦烯单元(TTF)，通过光谱和电化学表征发现，TTF的引入不仅使分子保持了氧化还原特性，而且有效的降低了分子的带隙，提高了其与金费米能级的匹配。 3我们研究了具有TTF氧化还原活性中心的低聚苯乙炔齐聚物（TTF-OPE）在金基底上的自组装行为，发现在溶液中加入脱保护的碱后，其极易形成多层膜。另外，TTF单元的引入不仅降低了载流子有效注入势垒，提高了分子电荷传输能力，而且通过外加偏压刺激TTF单元的氧化还原过程，能够使器件表现出良好的开关效应（开关比高达104）。基于此，我们制备了的以rGO作项电极的基于TTF-OPE自组装多层膜的非易失性存储器件，其表现出稳定的“写-多次读-擦-多次读”循环。 4我们报道了一种新型的基于共轭聚合物（PPE和TTF-PPE）的分子隧穿结。通过研究共轭聚合物分子在金表面的自组装特性，我们发现，不同于垂直取向自组装的小分子单分子层，长链共轭聚合物分子是以“planar”方式自组装形成超薄膜(2-3 nm)，而且其电荷传输还能够揭示分子的特征性质。另外，我们还发现通过化学或电化学氧化还原方法调控TTF单元可以实现对分子结电荷传输的调控。这个工作展现了共轭聚合物分子作为小分子替代物在分子电子学领域中构筑器件的潜在价值。