隨著半導體制造特征尺寸進入納米數(shù)量級，研究表明，單品硅片上生產大規(guī)模集成電路器件的技術已接近極限。，如何才能使以計算機技術為代表的現(xiàn)代電子進一步發(fā)展呢？希望寄托在新材料的突破，分子電子材料形成的分子元器件就是這種希望之所在。
    1．分子器件原理
    許多含π鍵的有機允子可以用作分子電子器件，苯分子就是一個典型的例子(圖4.2.14)。苯分子中6個碳原子構成一個正六邊形的環(huán)，每個碳原子外接一個氫原子，碳原子環(huán)構成共軛π鍵具有良好的導電性能。苯分子線度（兩個最遠的氫原子間距）約為0. 5nm�；瘜W家可以把這兩個在一條直線上的氫原子用硫原子(S)取代，以便與金(Au)導線相連接。用量子力學原理可以計算得到孤立的苯硫醇分子的電子能級是一系列不同能級，從而形成電子器件的電子或空穴導電現(xiàn)象；通�？捎猛饧庸�、電場調控分子的部分結構，或用橫向門電壓來改變分子能級位置，進而達到控制分手電流的目的。

    2．分子材料與器件
    1)分子開關
    開關，是以二進制為基礎的數(shù)字技術的主要基礎器件之一。要在分子水平上研制分子計算機，分子開關是十分關鍵的。目前已經通過分子納米技術在實驗室研制出分子級DRAM，芯片截面積僅為頭發(fā)截面積的二十五分之一。采用分子電子材料制造芯片，同樣的面積內的開關電路容量和功耗分別是傳統(tǒng)芯片的萬倍和萬分之一。
    2)分子導線
    分子器件的連接導線也不是傳統(tǒng)金屬導體所能勝任，而需要分子導線實現(xiàn)互連�，F(xiàn)分子導線的方案有盤狀液晶、離子傳導隧道和脫氧核糖核酸等，如圖4.2.15所示是以脫氧核糖核酸為基本單元的分子導線示意圖，由于人腦的信息存儲與傳遞的基本“元件”就是由核酸構成的，因而該方案可能很有應用前景。

                
    3)分子二極管
    二極管是誕生最早的電子器件之一，應用非常廣泛。利用單個分子構造具有特定功能的電子器件是納米電子學的重要研究方向之一，目前已經研制出具有整流作用的分子二極管，如圖4.2.16所示。
    4)分子電路
    將分子元器件按要求通過分子導線連接起來就構成分子電路，如圖4.2.17所示。

           
    
    3．分子電子學
    有關分子材料和分子器件的研究已經形成電子學的一個新分支——分子電子學。分子器件主要研究分子導線、分子開關、分子整流器、分子存儲器、分子電路、分子電子芯片等，與傳統(tǒng)的固體電子器件相比，分子器件具有很多優(yōu)點。分子電子芯片的尺寸比目前的  硅芯片小3個數(shù)量級；一個同樣體積的分子芯片具有比通常芯片高出幾百萬倍的計算能力；在不明顯增加成本的前提下，由于集成度的提高，計算速度也會大大提高。而通過自組裝方式構造分子器件，可成功解決有機功能分子與界面的接觸問題及界面接觸導致的測量誤差問題。
    分子材料主要研究哪些材料能夠用于制作分子器件、材料的制備方法及性能測試等。這兩類基本問題是相輔相成、密不可分的。如何將分子材料與分子器件的研究有機結合，并協(xié)調發(fā)展，是分子電子學研究的精髓，也是推動分子電子學發(fā)展的動力。    JS28F256M29EWH

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