[发明专利]功能性分子元件、其制造方法以及功能性分子装置

权利要求书

1.一种功能性分子元件，包括：包含多个彼此相对设置的电极的对向电极，以及相对于各所述对向电极形成的被吸附分子，所述被吸附分子包括具有连接至骨架部分的侧链部分的π电子共轭分子，所述骨架部分具有由π电子共轭体系构成的大致平面形结构，所述π电子共轭分子如此设置使得通过在所述侧链部分的所述电极上吸附所述π电子共轭分子而使所述骨架部分的所述大致平面形结构基本上平行于所述对向电极，

至少包括所述被吸附分子和所述对向电极的结构体具有根据施加在所述对向电极之间的偏压而使电流在与所述大致平面形结构交叉的方向流动的功能，

其中所述功能性分子元件具有在室温下呈现出负微分电阻的偏压区域。

2.根据权利要求1所述的功能性分子元件，其中，

作为所述结构体的一部分，阵列结构体形成在所述对向电极之间，所述阵列结构体包括与所述被吸附分子相同种类的π电子共轭分子和/或与所述被吸附分子不同种类的π电子共轭分子，所述相同或不同种类的π电子共轭分子相对于所述被吸附分子的所述骨架部分通过在所述骨架部分中分子间π-π堆叠而在一个方向上堆叠；并且

所述元件具有使电流在所述阵列结构体的堆叠方向流动的功能。

3.根据权利要求1或2所述的功能性分子元件，其中，在各个正偏压区域和负偏压区域中对称地存在一个呈现出所述负微分电阻的所述偏压区域。

4.根据权利要求1或2所述的功能性分子元件，其中，通过栅极电场的作用使呈现出所述负微分电阻的所述偏压区域变化。

5.根据权利要求1所述的功能性分子元件，其中，所述π电子共轭分子的所述侧链部分具有柔性结构。

6.根据权利要求1所述的功能性分子元件，其中，所述侧链部分均包括烷基、烷氧基、硅烷基、或其上连接有烷基、烷氧基或硅烷基的芳香环。

7.根据权利要求1所述的功能性分子元件，其中，所述π电子共轭分子是中心金属离子与线性四吡咯衍生物的络合物。

8.根据权利要求7所述的功能性分子元件，其中，至少所述π电子共轭分子是由以下通式(1)表示的二次甲基胆色素酮衍生物：

通式(1)：

[化学式1]

其中，R¹、R²、R³和R⁴分别独立为具有3～12个碳原子的相同的或不同的烷基。

9.一种用于制造权利要求1至8中任一项所述的功能性分子元件的方法，包括以下步骤：制备所述π电子共轭分子的浓度被调节的所述π电子共轭分子的溶液；使所述溶液与所述电极接触；以及从所述溶液中蒸发溶剂以便在所述电极的表面上形成所述π电子共轭分子的层，并且由此堆叠的分子层的数量与所述浓度相对应。

10.根据权利要求9所述的用于制造功能性分子元件的方法，其中，使用具有棒状分子骨架并且在其一端具有高极性官能团的有机分子作为构成所述溶液的溶剂分子。

11.根据权利要求10所述的用于制造功能性分子元件的方法，其中，所述高极性官能团是氰基或羰基。

12.根据权利要求10所述的用于制造功能性分子元件的方法，其中，使用选自由氰基联苯类、环己基取代的苄腈类、对氰基苯甲酸酯类、烷基取代的苯甲酸、环己烷羧酸酯类以及席夫碱组成的组中的至少一种物质作为所述溶剂分子。

13.根据权利要求12所述的用于制造功能性分子元件的方法，其中，使用4-戊基-4’-氰基联苯作为所述氰基联苯。

14.一种功能性分子装置，其中，沿所述结构体的堆叠方向设置通过将电场施加于根据权利要求1至8中任一项所述的功能性分子元件来控制所述电流的控制电极。

15.根据权利要求14所述的功能性分子装置，被配置为绝缘栅极场效应晶体管，其中栅极绝缘层设置在所述控制电极之上，源电极和漏电极形成在所述绝缘层之上作为所述对向电极，并且所述结构体至少设置在所述源电极和所述漏电极之间。