项目名称: 单分子器件的开关效应基础研究

项目编号: No.50873004

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 郭雪峰

作者单位: 北京大学

项目金额: 40万元

中文摘要: 在前期工作基础上,过去三年来的研究探索集中在碳基纳米材料的性质和功能器件的构筑,积极推动面向未来器件研发的探索性研究课题,主要包括以下三方面研究内容: 1、单分子生物检测:研究了单/三金属配位的DNA分子的导电性,证实了通过结构改变能够提高DNA导电性的理论预测;结合微流控技术,实现直接的、高灵敏的、高选择性的蛋白质在线检测。发展了一种制备锯齿形石墨烯点电极阵列的普适方法,提高了分子电子器件的制备成功率,并通过光、质子和离子等手段实现了对器件导电性的可逆调控; 2、 场效应晶体管微小化研究:发展了若干分子纳米结构的准一维场效应晶体管,较为详细地展开了对分子纳米结构(单分子膜和单根纳米柱)的本征场效应和对外界刺激依赖性(光和化学刺激)的研究;发展了制备石墨烯基的二维平面电极的普适性方法,制备了光响应的薄膜或单分子层有机场效应晶体管器件,体现了场效应晶体管微小化和功能化的研究趋势; 3、场效应晶体管的界面效应:利用有机无机半导体材料的异质界面,重点发展了一些列的光响应的纳米器件,研究了由界面效应引起的本征光电响应规律,在同一器件上实现了具有镜像对称关系的光开关效应。

中文关键词: 单分子生物检测; 场效应晶体管; 界面效应

英文摘要: On the basis of the previous work, in the past three years, our major achievements can be summarized in three main topics as detailed below: single-molecule biodetection, device shrinkage of organic field-effect transistors (OFETs), and interface engineering of OFETs. 1.Single-molecule biodetection: We described a method to make robust devices for directly measuring charge transport (CT) of metallo-DNA duplexes, tuning DNA CT and increasing DNA CT, using single-molecule break junctions with SWNTs as point contacts. In combination with microfluidics, we also created an integrated system that can combine rapid real-time measurements with single-molecule sensitivity, which allowed us to selectively and reversibly detect a target protein, thrombin. Finally, we have developed an efficient method for creating high-throughput molecular electronic devices with indented graphene point contact arrays. 2.Device shrinkage of OFETs: Firstly, we used lithographically-cut SWNTs as molecular point contacts to successfully make photoresponsive nanoscale columnar or monolayer transistors with high responsivity. Secondly, we also developed a general methodology for making stable high-performance photoresponsive OFETs using cut graphene sheets as 2D contacts through holistic consideration of device fabrication. These reults show the current trends in shrinking the device dimensions of organic field-effect transistors down to the nanoscale. 3.Interface engineering of OFETs: By using the concept of interface engineering, we utilized different active molecular materials to modify of the FET interfaces, such as electrode/semiconductor interface, dielectric/semiconductor interface, semiconductor/semiconductor interface, and semiconductor/atmosphere interface, reveal the intrinsic charge transfer mechanism, enhance the FET performance and install new functionalities, such as mirror-image photoswitching, memory effect, and oxygen detection.

英文关键词: single molecule; device shrinkage;

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