随着传统硅基电路器件尺寸逐步接近物理极限,作为重要替代方案之一的有机分子器件越来越受到研究者们的关注。为了将单个分子接入回路,人们已尝试了多种方法来构筑具有纳米级间隔长度的电极对,在此之中,电迁移裂结技术作为一种流程简单、通用性强、联用性高且有望规模化的纳米间隔电极制备方法,具有较高的研究价值和良好的应用前景。近年来利用电迁移技术构筑电极对并实现对单个分子电输运特性的测量已有诸多文献报道,但相关领域仍存在一些问题亟待解决。一方面,目前针对电迁移技术工艺条件及控制方案的研究仍然不够深入,2 nm及更小间隔电极对的制备成功率有待提升。另一方面,由于电迁移的微观机理较为复杂,人们对其变化特性的了解尚不完全,有关于导体材料结构及外界环境作用对电迁移过程产生的影响仍需要进一步探索。为此,本论文在研究中首先通过将分子电子学领域常用的机械可控裂结技术与电迁移技术相结合,设计开发了一套用于实现自动化电迁移测试及断裂间隔距离测量的仪器装置,并在其基础上对电迁移制备纳米间隔电极过程中常用输出控制方案的效果进行了测试和分析。本论文的主要研究内容及研究结果如下:1.搭建了用于实现电迁移制备纳米间隔电极对的自动化测试平台硬件装置。该装置可实现最高10 kHz的采样频率以及mA-pA级别的宽量程高精度电流测量。同时,该装置利用精密步进电机与压电促动器构建的运动系统,可实现对迁移断裂形成的电极间隔距离的准确测量。此外,测试装置还可兼容微纳加工芯片的电迁移裂结及后续的单分子器件制备测试。2.为电迁移测试平台编写了配套的在线控制程序及离线数据分析程序。其中在线程序可控制测试装置执行包括拉伸悬停、迁移裂结及间隔距离测量在内的操作步骤,在此基础上实现自动化循环实验并采集和记录实验数据。离线分析程序则可协助用户完成对电迁移实验数据的统计分析及可视化。3.利用自主搭建的测试平台完成了对电迁移制备纳米间隔电极对控制方案的研究。对常用迁移控制方案的性能进行了测试和分析,并在此基础上发展了基于目标引导的PID控制策略的新方法,为相关方向研究提供了参考。最终,本实验利用微纳加工芯片进行了电迁移和分子器件制备实验,验证了控制策略在真实应用环境中的有效性。