[发明专利]双自组装分子层分子结器件及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双自组装分子层分子结器件及其制备方法和应用，双自组装分子层分子结器件，包括：底电极、第一待测分子层和金纳米线，底电极包括：硅片、附在硅片上的二氧化硅层、主骨架、外围框架和浮岛电极，主骨架和浮岛电极位于主骨架内，在主骨架上形成有凸出的尖端，尖端的数量与浮岛电极相同，每一个尖端与一浮岛电极相对；主骨架、外围框架和浮岛电极的组成相同，在金层上连接有第一待测分子层；在每一个尖端与其相对的浮岛电极之间连接一根金纳米线，金纳米线外包覆有第二待测分子层。本发明为上下电极均为固态金属金，属于固态器件，稳定性高，避免了液态金属或者液体环境导致的漏电问题，可以保证能够在各种环境下测试。

技术领域

本发明属于有机电子技术领域，具体来说涉及一种双自组装分子层分子结器件及其制备方法和应用。

背景技术

分子电子学通过构建“电极-分子-电极”结构器件研究电荷在分子中的传输机理，用于揭示微观尺度上的电子传递过程，在研究化学反应机理、生命体系电荷传递等方面具有重要意义。传统的分子电子器件由于受微加工技术和微尺度操纵技术的限制，都是基于单层自组装分子层的器件，在研究复杂体系的电荷输运过程时受限于分子合成困难，无法系统性深入研究电荷传输机理。因此迫切需要一种简单的方法实现分子电子学复杂的功能，所以双自组装分子层分子结器件应运而生，而且由于其结构简单，无需繁琐且危险的金属有机合成步骤即可构建复杂体系受到一定的关注。如哈佛大学Whitesides教授以金或银作为基底，以汞滴作为顶电极在溶液中首次实现了双自组装分子结结构(Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,2316.)。美国Wassel教授在原子力针尖上涂覆金，自组装单层分子，然后与底端电极上分子层一起构建了双自组装分子结结构(J.Am.Chem.Soc.2004,126,295.)。然而，目前所报道的所有双自组装结构器件，都存在顶部电极构建困难，可重复性差，稳定性差的问题，而且无一例外都无法实现变温研究，这也极大限制了分子电子学的发展，仍然需要相关领域科研工作者不断研究与探索。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双自组装分子层分子结器件，该双自组装分子层分子结器件能够测试分子的线性电流-电压(I-V)曲线。

本发明的另一目的是提供上述双自组装分子层分子结器件的制备方法，该制备方法基于悬浮纳米线技术，利用电泳的方法，能够大批量制备得到高稳定性且可以变温研究的双自组装分子层分子结器件。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种双自组装分子层分子结器件，包括：底电极、第一待测分子层和金纳米线，所述底电极包括：硅片、附在硅片上的二氧化硅层、1个主骨架、1个外围框架和至少1个浮岛电极，所述主骨架、外围框架和浮岛电极均位于所述二氧化硅层上，所述主骨架和浮岛电极位于所述主骨架内，在所述主骨架上形成有凸出的尖端，所述尖端的数量与所述浮岛电极相同，每一个尖端与一浮岛电极相对；

所述主骨架、外围框架和浮岛电极的组成相同，从下至上均为：与所述二氧化硅层相连接的铬层和与铬层相连接的金层；

在所述金层上连接有所述第一待测分子层；

在每一个尖端与其相对的浮岛电极之间连接一根所述金纳米线，所述金纳米线外包覆有第二待测分子层。

在上述技术方案中，所述尖端与所述二氧化硅层相贴合。

在上述技术方案中，所述尖端与该尖端相对的浮岛电极的距离为2～5μm。

在上述技术方案中，所述尖端的宽度为1μm。

在上述技术方案中，当所述浮岛电极的数量大于1时，每相邻的两个浮岛电极之间的距离大于10μm。

上述双自组装分子层分子结器件的制备方法，包括以下步骤：