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功能纳米结构的组装和物性调控


□ 郭海明 王业亮 杜世萱 时东霞 申承民 高鸿钧

  摘.要功能纳米结构的组装与物性调控是纳米电子器件前沿基础研究领域的重要问题.本文对我们实验室在纳米自组装结构和物性调控方面的主要研究进展进行介绍.对扫描隧道显微镜(STM)的成像机制和针尖功能化问题进行了研究和探讨.选用不同的策略和方法来实现功能分子在金属单晶基底上的可控自组装,形成各种自组装有序结构,通过磁性分子吸附构型的改变来实现对金属表面上单分子自旋态的量子调控.
  关键词功能分子纳米结构,扫描隧道显微镜,自组装,功能调控
  
  Self\|assembly and Modulation of the Physical Properties of Functional Nanostructures
  GUO Hai\|MingWANG Ye\|LiangDU Shi\|XuanSHI Dong\|XiaSHEN Cheng\|MinGAOHong\|Jun
  (Nanoscale Physics and Devices Laboratory, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
  AbstractFunctional nanostructures are the basic units of future molecular electronics devices. One of the key problems in nanoelectronics is to control effectively their self\|assembling structures and then realize quantum modulation.In this paper we give a brief introduction to our recent progress in this research field over the last few years. Various strategies have been applied to control the self\|assembly of molecular architectures on well\|defined metal single\|crystal surfaces. In addition, it is feasible to control the local spin coupling and the competition between different tunneling channels in the molecular Kondo effect by changing the molecular adsorption configuration. Thus modulation of the local spin states of one single magnetic molecule on the metal surface can be realized.
  Keywordsfunctional nanostructures, scanning tunneling microscopy,self\|assembly, quantum modulation
  
  1.引言
  
  现代微电子器件一直朝着集成化和微型化的方向发展,沿着“自上而下”方向发展的微电子器件必将遇到其尺寸上的物理极限,这是由于在纳米尺度上将会产生显著的量子效应和统计涨落效应等,另外也会受到工艺和成本方面的限制.用具有特定功能的纳米体系来组装制备纳米尺度电子器件是未来电子器件发展的重要方向.对功能纳米体系的组装与结构进行控制,进而实现对其量子效应的功能调控,是构建纳米电子器件的基本思路.研究功能分子在金属表面的吸附特性和自组装行为,理解和分析在此过程中分子-分子、以及分子-基底之间的相互作用,也有利于解决未来分子纳米电子器件中重要而复杂的分子与金属电极之间的界面问题.另外,在单分子尺度上对功能分子单元进行观察、操纵和特性测量,认识和掌握其各种物理和电学特性,并最终实现对其结构和性能的精确调控也是纳米电子学前沿领域的一个核心问题.
  我们实验室近年来一直围绕纳米(包括分子)电子材料及器件这一国家重大基础研究领域,对纳米电子信息功能新材料及其新原理进行研究和探索,并开展纳米电子器件方面的应用基础研究.在20世纪90年代,我们开展了对硅表面的原子操纵及机理的研究,首次实现了沿表面特定晶格方向的单原子有序移植,另外在基于功能分子薄膜的超高密度信息存储领域也开展了一系列有特色的工作.本文将简要介绍近几年来我们在功能分子纳米体系的组装和物性调控方面的一些研究工作进展情况.我们针对以上分子纳米电子学的基本问题,利用扫描隧道显微镜(STM)技术和分子自组装技术,研究低维纳米分子结构的自组装生长过程和结构,并希望能够实现对其自组装结构和性能的调控.
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摘自:物理 2008年第06期  
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