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电子在有机分子中的传输机理已成为当今分子电子学领域的前沿研究课题之一。有机分子主链结构是影响电子传输特性的一个重要因素,研究分子结构与电子传输特性的关系,对构筑具有特定功能的分子器件有着十分重要的意义。本论文采用金属镓作为电极材料,通过分子自组装的方式构筑了一系列的有机分子毛细管隧道结。在常温下,通过测试有机分子隧道结的电学性质,研究有机分子的结构对电子传输特性的影响。同时对部分有机分子进行了理论计算,研究分子的最高已占轨道与最低未占轨道的能带间隙(HLG)与电子传输特性的关系。 在实验中可以测得“镓-自组装有机单分子层-镓”分子隧道结的I-V曲线和dI/dV-V曲线。通过I-V曲线可以看出分子隧道结在常温下明显地体现出非线性的电子传输性质,具有整流的性能。分子隧道结的能带宽度值可以由dI/dV-V曲线测算出来。通过对 C7H15OH、C4H9CH=CHCH2OH、C3H7CH=CHC2H4OH、C2H5CH=CHC3H6OH和CH3CH=CHC4H8OH五种有机分子的研究发现:饱和有机分子的隧道结比不饱和有机分子的隧道结更难进行电子传输;结构相似但双键的位置不同的有机分子,双键位置的变化对分子隧道结电子传输特性的影响不大;通过对HOCH2C6H4CH2OH、ClCH2C6H4CH2Cl和BrCH2C6H4CH2Br三种有机分子的研究发现:有机分子末端官能团的变化对“镓-自组装有机单分子层-镓”分子隧道结的电子传输特性有影响,末端官能团的电负性越大,电子越难在分子隧道结中传输。通过对 HOCH2C6H4CH2OH、HOCH2CH=CHCH2OH、HOOCCH2C6H4CH2COOH和HOOCCH2CH=CHCH2COOH四种有机分子的研究发现:苯环结构比双键结构更易使电子在分子隧道结中进行传输;通过对HOCH2C6H4CH2OH、HOCH2CH≡CHCH2OH、ClCH2C6H4CH2Cl和ClCH2CH≡CHCH2Cl四种有机分子的研究发现:苯环结构比叁键结构更易使电子在分子隧道结中进行传输。 对有机分子进行理论计算发现,有机分子的HLG值与实验中测得的毛细管分子隧道结能带宽度值的变化趋势基本一致。说明对“镓-自组装有机单分子层-镓”分子隧道结来说,HLG是影响电子传输的重要因素,HLG值越小,电子就越容易在相对较低的外加电压作用下在分子隧道结中进行迁移,产生电流。