扫描隧道显微镜在分子自组装和分子电子学中的应用

摘要

扫描隧道显微镜(STM)的发明极大地拓展了人们在纳米尺度对物质世界的视野,并使得人类在纳米尺度操纵物质的梦想成为现实.器件的微型化和自组装是未来应用器件的发展方向.微型化提高器件的集成度,而自组装将攸微型器件的制造简单化.该论文将基于STM空间高分辨的图像、能量高分辨的隧道谱和单分子操纵技术,探讨分低维组装结构和基于单分的电输运现象.在第一章中,我们简要地介绍了STM的发展及其广泛接受的基本原理,特别是Bardeen微扰理论.主第二章中,我们系统研究了烷烃硫醇自组装单层腆的STM成像机制.在第三章中,我们转而研究利用硫醇自组装膜为模板自组装其他原子和分子低维结构.在第四章中,我们把目光转移到分子电子学方面.我们把分子置于双势垒隧道结中,从而探讨几何结构相似但电子结构不同的富勒烯分子(C<,60>,C<,59>N,和Cd@C<,82>)在单电子隧穿中的表现.在第五章中,我们利用两种富勒烯分子(C<,60>和C<,59>N)研究了基于双富勒烯分子的负微分电阻(NDR)效应.

目录

文摘

英文文摘

第一章扫描隧道显微镜及其在表面分子吸附体系中的应用

1.1扫描隧道显微镜(STM)的发明及其意义

1.2 STM基本原理

1.2.1电子隧穿原理

1.2.2 STM理论

1.3 STM仪器和工作原理

1.4 STM在表面分子吸附体系中的应用

1.4.1对分子体系成像

1.4.2分子操纵和化学反应研究

1.4.2分子电子学研究

1.5本论文工作

参考文献

第二章硫醇自组装单层膜的扫描隧道显微镜研究

2.1硫醇自组装单层膜及其应用

2.2烷链硫醇自组装单层膜的扫描隧道显微镜成像机制

2.2.1引言

2.2.2实验

2.2.3结果与讨论

2.2.4结论

2.3硫醇自组装单层膜沉积Au后的退火结构研究

2.3.1引言

2.3.2实验

2.3.3结果与讨论

2.3.4结论

参考文献

第三章利用硫醇自组装膜为模板的自组装

3.1模板控制的自组装

3.2以硫醇退火结构为模板自组装C60分子和S原子一维纳米结构

3.2.1引言

3.2.2实验

3.2.3结果与讨论

3.2.4结论

3.3以巯基十一烷醇自组装结构为模板的有机分子—有机分子异质外延

3.3.1引言

3.3.2实验

3.3.3结果与讨论

3.3.4结论和展望

参考文献

第四章富勒烯分子的单电子隧穿效应

4.1单电子隧穿现缘

4.2富勒烯分子的单电子隧穿效应

4.2.1引言

4.2.2实验

4.2.3结果和讨论

4.2.4结论

参考文献

第五章基于双富勒烯分子的负微分电阻效应

5.1负微分电阻纳米器件及其应用

5.2以两个富勒烯分子为电极实现的负微分电阻效应

5.2.1引言

5.2.2实验

5.2.3结果与讨论

5.2.4结论

参考文献

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