崔焱 夏蔡娟 苏耀恒 张博群 张婷婷 刘洋 胡振洋 唐小洁

(西安工程大学理学院,西安 710048)

研究了基于石墨烯电极的蒽醌分子器件的开关特性.分别选取了锯齿型和扶手椅型的石墨烯纳米带作为电极,考虑蒽醌基团在氧化还原反应下的两种构型,即氢醌(HQ)分子和蒽醌(AQ)分子,构建了双电极分子结,讨论了氧化还原反应和不同的电极结构对蒽醌分子器件开关特性的影响.研究发现,无论是锯齿型石墨烯电极还是扶手椅型石墨烯电极,HQ 构型的电流都明显大于AQ 构型的电流,即在氧化还原反应下蒽醌分子呈现出显著的开关特性.同时,当选用锯齿型石墨烯电极时其开关比最高能达到3125,选用扶手椅型石墨烯电极时开关比最高能达到1538.此外,当HQ 构型以扶手椅型石墨烯为电极时,在0.7—0.75 V 之间表现出明显的负微分电阻效应.因此该系统在未来分子开关器件领域具有潜在的应用价值.

1 引 言

随着微尺度制造技术的飞速发展,分子电子学近年来受到越来越多的关注.分子电子学的一个关键任务是在单分子水平上开发新的器件,利用基于单分子及原子团簇的分子器件来构筑电子线路的各种元器件已经成为人们公认的最可能的发展趋势[1,2].近年来,实验上通过对分子器件的研究发现,分子具有分子场效应[3,4]、负微分电阻效应[5−8]、开关效应[9−11]和分子整流效应[12−15]等一系列重要特征,这些研究为利用分子来实现电子器件的功能化打下了坚实的基础……