金屬原子線和分子結的STM裂結技術構建及其量子輸運研究.pdf

1、金屬原子線和金屬-分子-金屬結(分子結)表現(xiàn)出特殊的量子輸運性質，是納電子學和分子電子學的重要研究內容。單分子結電導受到自身結構、金屬與分子之間的接觸構型和能級耦合及周圍環(huán)境等因素的影響，其機理仍需進一步探討，其中金屬原子線和分子結的構建和電導測量是關鍵問題。STM裂結法(STM-BJ)是構建分子結的成功方法之一。然而，迄今為止的所有STM-BJ實驗，無論是真空中、大氣下，還是電化學中，都從相同金屬材料的針尖和基底開始，導致缺乏普適性，

2、如對一些軟質金屬或難以依靠機械撞擊形成原子線的過渡金屬的研究較為困難，由此也限制了以這些金屬作為電極的分子結構建及其電導的系統(tǒng)研究，迫切需要尋找新的技術來獲得突破。 本論文針對納電子學和分子電子學的研究現(xiàn)狀和問題，在建立STM-BJ測量平臺的基礎上，進一步探索單分子結電導及其影響因素；同時，發(fā)展STM-BJ技術，建立構建金屬原子線及其電導測量的新方法，使STM-BJ技術更具普適性，并能應用于構建非金電極的金屬-分子-金屬結及其電

3、導測量。主要研究內容和結論如下： 1、搭建了STM-BJ電導測量平臺。以Au為電極，研究了4，4'-聯(lián)吡啶(BPY)及其中間插入共軛CH=CH鍵(BPY-EE)和非共軛CH2-CH2鍵(BPY-EA)的衍生物單分子結的電導。研究結果表明，這類分子都存在高、低兩套電導值，每套電導大小的順序皆為：BPY>BPY-EE>BPY-EA，且高值電導是低值電導的8-10倍，高、低電導由分子的錨定基團與金屬電極的接觸構型不同引起的。BPY-E

4、A和BPY-EE電導的差異，揭示了在兩個吡啶環(huán)中間插入CH2-CH2和CH2=CH2對分子內電子耦合的影響。 2、提出和建立了基于jump-to-contact機制的電化學STM-BJ方法，用于測量金屬原子線電導。運用電化學STM-BJ方法，結合離子液體，成功測量了Cu、Pd和Fe三種不同性質的金屬原子線電導，演示了該方法的可行性和普適性，在構建過渡金屬原子線及其電導測量方面具有優(yōu)勢。所測的Cu，Pd和Fe的原子線電導分別為1

5、G0、0.9 G0和0.86 G0。 3、運用電化學STM-BJ方法現(xiàn)場構建了Cd-Au和Zn-Au合金原子線并測量其電導。研究發(fā)現(xiàn)，調節(jié)基底和針尖電位可以改變Cd-Au合金的原子線電導；在進一步改進電化學STM-BJ方法的基礎上，嘗試了構建不同金屬電極材料的分子結，初步研究了 Cu-HOOC(CH2)2COOH-Cu的電導，發(fā)現(xiàn)與Au-HOOC(CH2)2COOH-Au電導存在明顯差異。 4、作為另一部分獨立工作，利用