基于分子自组装的稳定可重复分子整流器.pdf

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1、12102007年第7期38卷基于分子自组装的稳定可重复分子整流器。蓝碧健1吕银祥1蔡永挚1邹振光2徐伟121.复旦大学材料科学系9上海2004332.复旦大学化学系9上海2004336摘要!以分子自组装的方法在金电极表面制备了5.4V之间有最大整流比为16.5Ashwell等以2-巯基-5-磺酸基苯并咪唑MBIS的单层有机分子分子自组装技术制备了含巯基的$类化合物单分子层膜并用掠角反射红外光谱RAIRS对其进行了表征.膜9用扫描隧道显微镜STM进行测试9得到整流比7覆盖有MBIS单分子层的金膜表面具有明显的亲水501501V~eath等研究了TTF--三

2、硝基富性其接触角为31.3而纯金膜表面的接触角为瓦烯分子材料9基于器件Au有机膜C16~32S-~g106.6用扫描隧道显微镜STM测试了MBIS单分的最大整流比为180.83V9其中的有机分子最接8子膜的整流性质测得在偏压1V时的整流比为近TTF--TCN@结构我们实验室也曾经开发过20.6末端含有磺酸基的MBIS单分子层膜能够忍受一系列基于三氰基乙烯基为功能基团的分子整流材9910真空热蒸发方法蒸镀金属顶电极的冲击因此容易用料9并取得了较好的结果在制作单分子层整流通常的热蒸镀方法制备夹层器件金MBIS单层分器件时9蒸镀顶电极对分子层膜的破坏通常是相当严

3、子膜银器件首次测得的整流比为11.82V随后重的9即使采用冷蒸发技术9器件的成品率也不高9因20次连续测量显示整流比为6.628.952V此9高整流特性的获得以及性能的稳定性和可重复性293金MBIS单层分子膜铜器件的整流比约为4仍然是急需解决的重点问题1V整流器件之间有良好的稳定性及重现性本文以2-巯基-5-磺酸基苯并咪唑MBIS作为关键词!单分子膜"分子自组装"不对称"整流"MBIS分子整流的材料9以分子自组装的方法在金膜表面制中图分类号!0621.23"0475文献标识码!A备了单分子层膜9通过蒸镀AgCu作为顶电极9制备文章编号!1001-9731

4、#2007$07-1210-03了稳定性高重现性好的单分子层分子整流器件1引言2实验随着分子电子学的发展9分子整流器从上个世纪2.1整流材料192末开始受到了广泛的关注在这一领域9人们着重MBIS全称2-巯基-5-磺酸基苯并咪唑9其分子结对分子整流的材料和器件的结构以及整流的机理进行构式如图1所示常温下9这是一种白色粉末9为市售394了很多探索性的研究一些最新的进展包括产品9且价格低廉由于含有磺酸基9水溶性很好9在5Metzger等人以LSLangmuir-Schaefer膜技术制制备单分子层膜时很容易用去离子水反复冲洗来除去作了金有机单分子层膜金结构的器

5、件9在3.4多余的吸附分子图1!a"MBIS的分子结构式#!b"MBIS自组装在金表面的示意图#!c"MBIS的共振示意图#!d"MBIS单层分子膜器件的结构示意图Fig1!a"ChemicalstructureofMBIS#!b"Theself-assembledmonolayerofMBISonAusubstrate#!c"Theres-onantformofMBIS#!d"ThedevicestructureofthemonolayerMBISrectifier2.2MBIS单分子层膜的制备L9将镀有金膜的载玻片或云母片浸入新配制的上述将MBIS溶于

6、去离子水中9浓度为5>10-5溶液中9放置2432h9取出9用去离子水反复冲洗9以mol。基金项目!国家自然科学基金资助项目60171008上海市科委纳米专项基金资助项目0214nm90452nm087上海应用材料研究与发展基金资助项目0422收到初稿日期!2006-12-20收到修改稿日期!2007-04-23通讯作者!徐伟作者简介!蓝碧健1980-9女9广东云浮人9硕士9师从徐伟教授9从事有机整流材料及器件研究蓝碧健等基于分子自组装的稳定可重复分子整流器1211除去物理吸附的有机物然后放入烘箱中于50C烘显的改变薄膜由疏水性表面变为亲水性表面烤24h得

7、MBIS单分子层膜图2中的掠角反射FTIR谱说明MBIS分子确实2.3器件制备在金膜表面成膜由于MBIS通过巯基与金膜键合将自组装后的金膜放在2>10-3这样分子中的磺酸基末端排列在薄膜的外表面如图Pa的真空度下蒸镀银或铜顶电极制作出结构为金MBIS单分子膜1所示在测量表面接触角时由于水滴中的水分子银或金MBIS单分子膜铜的器件顶电极的大同磺酸基末端存在很强的相互作用因此可以在薄膜小为0.1mm2表面铺展即提高了水在薄膜表面的浸润性因此2.4单分子层有机膜的表征接触角数值变小MBIS分子单元的长度约12nm一般的直接测试方法很难达到那样的精度和灵敏度所以需

8、要一些间接的或者特别的测量手段来对分子膜进行表征以德国Dataph