阅读说明：本技术 一种可调电流的分子电子学器件 (Current-adjustable molecular electronic device ) 是由 不公告发明人 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种可调电流的分子电子学器件,有机分子设置在电致伸缩材料层上,使用时,在外加电场的作用下,电致伸缩材料层产生形变,使得有机分子形变,改变有机分子对电荷的暂时性捕获能力和有机分子的活化能,从而改变通过有机分子的电流。因为有机分子的活化能对有机分子的形貌非常敏感,所以本发明具有电流调控灵敏度高的优点。另外,对本器件施加电场比较简单,所以器件成本低,调控容易操作,在分子电子学器件领域具有重要的应用前景。(The invention provides a current-adjustable molecular electronic device, wherein organic molecules are arranged on an electrostrictive material layer, and when the device is used, the electrostrictive material layer deforms under the action of an external electric field, so that the organic molecules deform, and the temporary capturing capacity of the organic molecules on charges and the activation energy of the organic molecules are changed, thereby changing the current passing through the organic molecules. The invention has the advantage of high current regulation sensitivity because the activation energy of the organic molecules is very sensitive to the appearance of the organic molecules. In addition, the electric field applied to the device is simple, so the device has low cost and easy regulation and control operation, and has important application prospect in the field of molecular electronic devices.)

一种可调电流的分子电子学器件

技术领域

本发明涉及分子电子学器件领域，具体涉及一种可调电流的分子电子学器件。

背景技术

分子电子学器件是指在微尺度电极、单个分子或少量分子聚集而成的“电极-分子-电极”结。调控分子电子学器件源极和漏极间的电流，对于实现分子开光、基础物理量探测具有重要意义。现有技术通过紫外光或可见光照射实现分子开光，需要聚焦光斑于分子处，设备尺寸大，电流调控复杂。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种可调电流的分子电子学器件，该器件包括衬底、源极、漏极、电致伸缩材料层、有机分子，衬底为电绝缘材料，源极、漏极、电致伸缩材料层置于衬底上，源极和漏极置于电致伸缩材料层的两侧，有机分子置于电致伸缩材料层上、并延伸于源极和漏极间；使用时，通过施加不同的外加电场，改变所电致伸缩材料层的形变，调控源极与漏极之间的电流。

更进一步地，源极和漏极的材料为金或石墨烯。

更进一步地，有机分子为十二烷基硫醇、蒽硫醇、辛二硫醇。

更进一步地，电致伸缩材料层与源极、漏极不接触。

更进一步地，电致伸缩材料层的底部还设有弹性层。

更进一步地，电致伸缩材料层为锆钛酸铅陶瓷。

更进一步地，电致伸缩材料层的上表面还设有电致伸缩材料颗粒。

更进一步地，电致伸缩材料颗粒的尺寸小于100纳米。

更进一步地，电致伸缩材料颗粒具有尖锥状顶端。

本发明的有益效果：本发明提供了一种可调电流的分子电子学器件，有机分子设置在电致伸缩材料层上，使用时，在外加电场的作用下，电致伸缩材料层产生形变，使得有机分子形变，改变有机分子对电荷的暂时性捕获能力和有机分子的活化能，从而改变通过有机分子的电流。因为有机分子的活化能对有机分子的形貌非常敏感，所以本发明具有电流调控灵敏度高的优点。另外，对本器件施加电场比较简单，所以器件成本低，调控容易操作，在分子电子学器件领域具有重要的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是可调电流的分子电子学器件的示意图。

图2是又一种可调电流的分子电子学器件的示意图。

图中：1、衬底；2、源极；3、漏极；4、电致伸缩材料层；5、有机分子。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种可调电流的分子电子学器件，如图1所示，该器件包括衬底1、源极2、漏极3、电致伸缩材料层4、有机分子5。衬底1为电绝缘材料。源极2和漏极3的材料为金或石墨烯。有机分子5为十二烷基硫醇、蒽硫醇、辛二硫醇。但是不限于此，能够被连接于源极2和漏极3之间，并且能够导电的有机分子5，均在本发明的保护范围内，优选地，有机分子5选择为形貌变化时，导电特性变化较大的材料。电致伸缩材料层4为锆钛酸铅陶瓷。源极2、漏极3、电致伸缩材料层4置于衬底1上。源极2和漏极3置于电致伸缩材料层4的两侧。有机分子5置于电致伸缩材料层4上、并延伸于源极2和漏极3间。也就是说，有机分子5置于电致伸缩材料层4上，并且连接在源极2和漏极3间，该连接可以是物理上的接触、共价键连接或化学吸附连接。

使用时，在外加电场的作用下，电致伸缩材料层4产生形变，使得有机分子5形变，改变有机分子5对电荷的暂时性捕获能力和有机分子的活化能，从而改变通过有机分子5的电流。因为有机分子5的活化能对有机分子5的形貌非常敏感，所以本发明具有电流调控灵敏度高的优点。另外，对本器件施加电场比较简单，所以器件成本低，调控容易操作，在分子电子学器件领域具有重要的应用前景。

更进一步地，电致伸缩材料层4与源极2、漏极3接触，在外加电场作用下，电致伸缩材料层4膨胀时，还增加了源极2与漏极3之间的距离，从而增加了源极2与漏极3间势垒的高度，减小了源极2与漏极3之间的电流。当选择拉伸时，有机分子5的导电性能降低的材料时，一方面，有机分子5受到拉力导电性能降低，另一方面，源极2与漏极3间的势垒增加，两方面均导致电流进一步降低，所以提高了电流调控的灵敏度。

更进一步地，如图2所示，电致伸缩材料层4与源极2、漏极3不接触。这样一来，电致伸缩材料层4的伸缩只改变了有机分子5的形貌，可以用来研究有机分子形貌对其导电特性的影响。

更进一步地，电致伸缩材料层4的底部还设有弹性层。这样一来，在电致伸缩材料层4伸缩时，减少衬底1对电致伸缩材料层4的阻力，以便于电致伸缩材料层4自由地伸缩。

在施加外加电场时，电场可以沿着源极2和漏极3连线方向，也就是电场方向与有机分子5的方向平行，这样可以改变源极2与漏极3之间的距离、有机分子5的长度；另外，电场也可以垂直于源极2和漏极3的连线方向，也就是电场与有机分子5的方向垂直，这样仅仅改变有机分子5的宽度。所以，应用本发明具有电流调控方式多的优点。

实施例2

在实施例1的基础上，电致伸缩材料层4的上表面还设有电致伸缩材料颗粒。电致伸缩材料颗粒的尺寸小于100纳米。电致伸缩材料颗粒具有尖锥状顶端。当电致伸缩材料层4上具有电致伸缩材料颗粒后，一方面，增加了电致伸缩材料层4与有机分子5之间的作用力，在电致伸缩材料层4伸缩的时候，有机分子5能够更好地随着电致伸缩材料层4一起伸缩，提高电流调控的灵敏度。电致伸缩材料颗粒具有尖锥状顶端，更有利于增加电致伸缩材料层4与有机分子5之间的相互作用；另一方面，在有机分子5与电致伸缩材料颗粒接触处，更严重地改变了有机分子5周围的环境，增加了结构上的奇点，有利于有机分子5暂时性地捕获更多的电荷，提高有机分子5的导电特性。这样一来，使得探测源极2与漏极3之间的电流变得更容易，降低了实验难度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。