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)

科技日報廈門2月20日電 (記者謝開飛 通訊員歐陽桂蓮)記者20日從廈門大學(xué)獲悉，該校固體表面物理化學(xué)國家重點實驗室洪文晶團隊和英國蘭卡斯特大學(xué)Colin Lambert教授、上海電力大學(xué)陳文博團隊合作，在國際上首次發(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)前計算機芯片突破硅基半導(dǎo)體器件物理極限提供一個全新思路。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。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，芯片運行速度也越來越快。但是，傳統(tǒng)的硅基晶體管的尺寸已達到瓶頸，為進一步減小晶體管尺寸，基于單個有機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通路時，由于存在相位差而出現(xiàn)增強或相消量子干涉效應(yīng)，這是在納米-亞納米尺度電子輸運的獨特效應(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，其電子輸運能力可能有數(shù)量級的差異。

該團隊在研究中首次實現(xiàn)了可集成電化學(xué)門控的單分子電子器件測試芯片技術(shù)和科學(xué)儀器方法，并在室溫下首次實現(xiàn)了對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。

標(biāo)簽：