Ny vej til molekylære ledninger egnet til brug i miniaturelektronik

Forbrugernes efterspørgsel skubber hele tiden elektronikindustrien til at designe mindre enheder. Nu har forskere ved A*STAR brugt en teoretisk model til at vurdere potentialet for elektriske ledninger fremstillet af polymerkæder, der kan hjælpe med miniaturisering.

Da konventionelle siliciumintegrerede kredsløb når deres nedre størrelsesgrænse, nye begreber er påkrævet, såsom molekylær elektronik - brugen af ​​elektroniske komponenter, der består af molekylære byggesten. Shuo-Wang Yang ved A*STAR Institute of High Performance Computing sammen med sine kolleger og samarbejdspartnere, bruger computermodellering til at designe elektriske ledninger lavet af polymerkæder.

"Det har været et mangeårigt mål at lave ledende molekylære ledninger på traditionelle halvleder- eller isolatorsubstrater for at tilfredsstille den løbende efterspørgsel miniaturisering i elektroniske enheder, "forklarer Yang.

Fremskridt er blevet forsinket med at identificere molekyler, der både leder elektricitet og binder til substrater. "Strukturer med funktionelle grupper, der letter stærk overfladeadsorption, udviser typisk dårlig elektrisk ledningsevne, fordi ladningsbærere har en tendens til at lokalisere sig i disse grupper, "tilføjer han.

Yangs team anvendte densitetsteori til en totrinsmetode til syntetisering af lineære polymerkæder på en siliciumoverflade1, 2. "Denne teori er den bedste simuleringsmetode til afdækning af mekanismen bag kemiske reaktioner på atomært og elektronisk niveau. Den kan bruges til at forudsige reaktionsvejene til at guide forskere, "siger Yang.

Det første trin er den selvsamlede vækst af enkeltmonomerer på siliciumoverfladen. Yangs team undersøgte flere potentielle monomerer, herunder, seneste, en thiophen -substitueret alken1 og en symmetrisk benzenring med tre alkyner vedhæftet2. Det andet trin er polymerisationen af ​​de bundne monomerer ved at tilføje en radikal til systemet.

Ifølge beregningerne, disse bundne polymerer er halvledere i deres naturlige tilstand. "Vi introducerede nogle huller, såsom atomdefekter, til ledningerne for at flytte Fermi -niveauerne og gøre dem ledende, "Forklarer Yang.

Holdet undersøgte derefter elektronbåndstrukturer for hver komponent før og efter tøjring og polymerisering; finde lidt ladningsoverførsel mellem molekyltrådene og siliciumoverfladerne. "De overflade-podede polymerer og underliggende substrater virker uafhængige af hinanden, som er en ideel model af en ledende molekylær tråd på et traditionelt halvlederunderlag, "siger Yang.

"Vores fund giver en teoretisk vejledning til fremstilling af ideelle molekyltråde på traditionelle halvledende overflader, "tilføjer han. Teamet planlægger at udvide deres arbejde med at studere 2D -analoger af disse 1D -polymerkæder, der kunne fungere som et metallisk lag i molekylære elektroniske enheder.