我科學(xué)家發(fā)現(xiàn)單分子晶體管中電子的量子干涉效應(yīng) 基于單個(gè)有機(jī)分子來替代硅作為晶體管材料

記者20日從廈門大學(xué)獲悉

，該校固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室洪文晶團(tuán)隊(duì)和英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)Colin Lambert教授、上海電力大學(xué)陳文博團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了在單分子電化學(xué)晶體管中電子的量子干涉效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上制備出基于量子效應(yīng)的高性能單分子電化學(xué)晶體管，為當(dāng)前計(jì)算機(jī)芯片突破硅基半導(dǎo)體器件物理極限提供一個(gè)全新思路。該研究成果日前在線發(fā)表于《自然·材料》期刊上。

當(dāng)前

，功能電子器件的小型化已成為信息技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，集成電路芯片上晶體管的集成度越來越高，尺寸越來越小，芯片運(yùn)行速度也越來越快。但是，傳統(tǒng)的硅基晶體管的尺寸已達(dá)到瓶頸，為進(jìn)一步減小晶體管尺寸，基于單個(gè)有機(jī)分子來替代硅作為晶體管材料，成為電子器件微型化潛在技術(shù)方案。而目前單分子晶體管的開關(guān)比普遍較低，嚴(yán)重制約了器件的性能。

據(jù)洪文晶教授介紹

，在單分子器件中，電子在通過單分子器件中不同電輸運(yùn)通路時(shí)，由于存在相位差而出現(xiàn)增強(qiáng)或相消量子干涉效應(yīng)，這是在納米-亞納米尺度電子輸運(yùn)的獨(dú)特效應(yīng)。在分子結(jié)構(gòu)相近的情況下，具有相消量子干涉效應(yīng)的分子和不具有相消量子干涉效應(yīng)的分子相比，其電子輸運(yùn)能力可能有數(shù)量級(jí)的差異。

該團(tuán)隊(duì)在研究中首次實(shí)現(xiàn)了可集成電化學(xué)門控的單分子電子器件測(cè)試芯片技術(shù)和科學(xué)儀器方法

，并在室溫下首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)單分子電子器件中量子干涉效應(yīng)的反共振現(xiàn)象的直接觀測(cè)和調(diào)控，得到了比傳統(tǒng)單分子晶體管開關(guān)比高出數(shù)十倍的單分子電化學(xué)晶體管，對(duì)制備基于量子干涉效應(yīng)的新型分子材料和器件具有重要意義。