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Angew. Chem.: 硼掺杂的多环芳烃分子用于制备单分子二极管原理性器件2025-01-21
利用自下而上的方法去构筑功能性单分子器件,是电子元件和集成电路未来进一步小型化的可能途径之一。自1974年Aviram和Ratner首次提出单分子二极管的设想以来,单分子二极管作为一种重要的原理性电子器件得到了广泛关注。

近日,厦门大学杨扬教授和吉林大学窦传冬教授合作,采用缺电子性质的硼原子去掺杂多环芳烃分子,以此作为单分子器件的核心功能分子,随后通过弱键相互作用,构筑了石墨烯-分子-石墨烯层层堆叠的单分子范德华异质结器件。利用该策略,研究人员制备了多个单分子二极管原理性器件,其中性能最优的器件整流比达到了457。

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研究人员通过电学表征、拉曼光谱表征等实验数据和理论模拟数据的结合,发现硼掺杂分子在范德华力的作用下,是以“平躺”方式组装在两侧的石墨烯电极之间。电流-电压曲线测量结果显示,实验中制备的四种硼掺杂单分子范德华异质结器件具有整流性质。

结合对分子和电极耦合强度和能级排布的理论计算,以及对电化学拉曼实验的数据分析,研究人员认为硼掺杂多环芳烃分子与石墨烯电极的耦合强度,对于施加的正电位和负电位所存在的非对称响应,是实验中观测到单分子整流效应的产生机制。

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该工作利用弱键相互作用和掺杂缺电子杂原子的策略,制备了单分子二极管原理性器件,丰富了分子电子学的多样性和器件设计思路。

文信息

Boron-Doped Single-Molecule van der Waals Diode

Yu-Ling Zou, Wenting Sun, Jiao Xun, Qing-Man Liang, Lichuan Chen, Tong-Ruo Diao, Jia Shi, De-Yin Wu, Chuandong Dou, Wenjing Hong, Zhong-Qun Tian,  Yang Yang

论文第一作者是厦门大学邹玉玲和吉林大学孙文婷两位研究生同学。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202415940