【摘 要】
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众所周知,集成电路芯片作为计算机处理器电路的最核心的组成部分,其本身结构的集成程度直接关系到了计算机处理器的性能,如果单个集成电路的尺寸越小,则其构成的电路芯片尺寸也会减小,在工艺上则存在更大的可能将更多的电路集成到一个处理器上极大地提升处理器的性能,并使处理器微型化。但传统以单晶硅作为基底的芯片由于本身的限制,尺寸和性能基本达到极限,如果想进一步的突破摩尔定律,必须将目光转向新的方向,寻求新的突
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众所周知,集成电路芯片作为计算机处理器电路的最核心的组成部分,其本身结构的集成程度直接关系到了计算机处理器的性能,如果单个集成电路的尺寸越小,则其构成的电路芯片尺寸也会减小,在工艺上则存在更大的可能将更多的电路集成到一个处理器上极大地提升处理器的性能,并使处理器微型化。但传统以单晶硅作为基底的芯片由于本身的限制,尺寸和性能基本达到极限,如果想进一步的突破摩尔定律,必须将目光转向新的方向,寻求新的突破。而单分子器件作为分子电子学研究领域最重要的几个应用之一,相对与之前的研究具有独特的优势,对于器件的进一步微型化具有重要的意义。将逻辑门的构成分子由无机分子拓展到有机分子,有机分子相对于无机分子有更多的可编辑性,可以对更多的外部条件进行响应例如光、pH值、温度、电场等,同时也具有很高的稳定性。因此对有机分子的单分子器件展开研究,不仅有助于我们打破现有技术的瓶颈,也可以让我们对微观状态下单个分子的性质从新的方向展开新的研究。基于以上的目的,本论文的所有工作都是基于单分子电导测量技术中的扫描隧穿裂结技术（STM-BJ）展开。系统地对具有开关效应的可编辑的单分子器件展开研究,为后续的有机分子器件化研究和应用提供理论和实验支持。本工作基于分子电子学,对具有酰腙键的4-甲醛基吡啶异烟肼（（E）4-pyridinecarbaldehyde isonicotinoyl hydrazine,E-PCIH）体系在同一溶剂环境条件下但不同pH值,不同光照条件下的进行单分子尺度下的电导测试。对氨基封端的苯并咪唑衍生物（2-（2’-hydroxyphenyl）benzoxazole,HBO）分子体系在多个不同溶剂环境条件下和不同光照条件下的进行单分子尺度下的电导测试。1)通过完整的实验发现,对于E-PCIH体系,在相同的DMF:PC=1:49的溶剂条件下,实验结果显示,对应不同状态原位、加酸和365nm光照之后的电导值分别对应为10-4.5 G0、10-3.4 G0和10-5.8 G0不同溶液环境下目标分子的电导值会发生高达两个数量级的变化,同时实验发现在加酸之后再加入碱性物质,将pH值调整至中性状态,或者光照之后在恒温60℃条件下加热1h,电导会转换至原位状态下的电导10-4.5 G0,这一实验结果表明,在pH光照和温度的综合调控下该分子的开关过程是循环可逆的,而且进一步通过红外,核磁等技术对各个电导状态下对应的分子进行表征,可以准确的确定各个电导状态下所对应的分子结构。2)对于HBO实验体系而言。将HBO分子分别置于三氯苯（TCB）,超纯水,聚碳酸酯（PC）条件下并用365nm的光进行处理,从而探究在不同的溶剂条件下（溶剂质子化程度,溶剂极性程度）的电导。通过实验发现,原始条件下的TCB、PC、水中的电导分别为10-3.6 G0、10-3.4 G0、10-3.5 G0,也可见在该体系中,溶剂对体系电导的影响较小,基本上可以忽略。但分别用365 nm紫外灯光照之后发现,在TCB溶剂条件下,目标分子的电导产生大约有0.7个数量级的差异。而在PC溶剂和超纯水目标分子的电导基本不变,（考虑到仪器和测试的误差,合理范围内的电导波动可以忽略）。
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