科技日报记者 谢开飞 通讯员 赵世强
记者30日从厦门大学获悉，该校固体表面物理化学国家重点实验室、嘉庚创新实验室洪文晶教授、杨扬副教授研究团队，与英国兰卡斯特大学柯林•兰伯特院士团队合作，在室温下制备出了迄今为止最薄的、大约为头发丝六万分之一大小的单分子电子器件。该研究成果于30日在线发表于国际期刊《科学•进展》上。
半导体被喻为国家的“工业粮食”，其中硅基微电子器件占据了主导地位。然而，传统的硅基器件的尺寸降低到十纳米尺度之后，随着技术上面临的巨大挑战，其制备和研发成本不断增长，且硅基器件小型化正逐步逼近其物理极限。因此，采用有机分子作为核心结构单元来构筑新型分子电子器件，是突破半导体器件小型化的重要潜在技术方案之一，而有机分子器件小型化的尺寸极限也就成为该领域的重要基础科学问题。
新型单分子电子器件构成示意图
在这一工作中，厦门大学研究团队基于其自主研发的精密科学仪器，巧妙地通过调节两片石墨烯电极之间的距离，连接了仅有单原子层厚度的平面有机分子，并精准表征了这一导电沟道长度仅有原子层厚度的超薄单分子电子器件的电子学性质。他们还发现，虽然导电沟道长度远远小于传统的单分子电子器件（通常为二到五纳米）和硅基电子器件（通常为十到数十纳米），有机分子层的微小结构区别仍会对这类器件的电学性能产生数十倍的显著变化。
柯林•兰伯特院士团队通过理论计算揭示，这一器件展现了和之前传统单分子电子器件显著不同的新奇电子输运性质，不同分子结构可以有效调控电子通过这一器件的量子隧穿效应，从而为新型分子器件的设计和制备提供了全新思路。
“这一仅有原子层厚度的超薄分子电子器件，展示了纳米尺度电子输运的独特量子隧穿特性，也充分体现了分子电子器件在未来半导体器件小型化领域的重要潜力。”洪文晶说。
