2018
DOI: 10.1002/chem.201705683
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Large Negative Differential Resistance and Rectification from a Donor–σ–Acceptor Molecule in the Presence of Dissimilar Electrodes

Abstract: A multifunctional spin quantum device obtained by sandwiching 11-mercaptoundeca-2,4,8,10-tetraenenitrile, a donor-σ-acceptor molecule, between gold and iron electrodes is proposed. The device can act as a spin rectifier at lower bias and also exhibits negative differential resistance (NDR) after attaining a bias of 1.3 V. The rectification feature is quite prominent in the spin-up channel, with an appreciable rectification ratio of 68, whereas the NDR indicator, that is, the peak to valley ratio (≈10) of the c… Show more

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“…Aviram 和 Ratner 在 1974 年首次研究分子整流器件,其目的之一是实现分子尺 度的电子器件,从而推动电子器件进一步的小型化 [1] .经过半个世纪的研究和发展, 分子器件的实验和理论研究都取得了重要发现.在研究分子结的电子输运行为时, 科学家们发现了负微分电阻 [2][3][4][5][6] , 整流 [7,8] , 开关 [9,10] , 场效应管 [11,12] 等特性.与以 往的微电子器件不同的是,电子在单分子结不同能级之间传输时,由于相互干涉, 其电导会被增强或抑制,这就是单分子结电输运过程中的量子干涉效应 [13,14] .因此, 量子干涉对分子结的电子输运性质有明显的影响.以往的研究表明,锚接基团与有 机分子的连接位 [15][16][17] , 掺杂原子的取代位置 [18,19] 以及分子结构 [20] 都是影响量 子干涉效应的因素. 此外, 量子干涉效应还可以通过机械力 [21,22] 、化学环境 [23,24] 和电化学 [25][26][27] 等外界刺激 [28][29][30] 来调节.因此,利用量子干涉效应调制有机单分子 的电荷输运成为分子电子学研究的热点.在分子的不同结构位置引入基团进行钝 化,使电子在分子轨道传输过程中发生干涉,从而改变电子在结中的透射率 [31] .通 过改变分子构型来控制分子结的电导率,还可以在分子水平上制造诸如分子整流 器 [32][33][34] , 分子开关 [35,36] , 分子晶体管 [37,38] 和单分子逻辑门 [39] 等电子器件.…”
Section: 引 言unclassified
“…Aviram 和 Ratner 在 1974 年首次研究分子整流器件,其目的之一是实现分子尺 度的电子器件,从而推动电子器件进一步的小型化 [1] .经过半个世纪的研究和发展, 分子器件的实验和理论研究都取得了重要发现.在研究分子结的电子输运行为时, 科学家们发现了负微分电阻 [2][3][4][5][6] , 整流 [7,8] , 开关 [9,10] , 场效应管 [11,12] 等特性.与以 往的微电子器件不同的是,电子在单分子结不同能级之间传输时,由于相互干涉, 其电导会被增强或抑制,这就是单分子结电输运过程中的量子干涉效应 [13,14] .因此, 量子干涉对分子结的电子输运性质有明显的影响.以往的研究表明,锚接基团与有 机分子的连接位 [15][16][17] , 掺杂原子的取代位置 [18,19] 以及分子结构 [20] 都是影响量 子干涉效应的因素. 此外, 量子干涉效应还可以通过机械力 [21,22] 、化学环境 [23,24] 和电化学 [25][26][27] 等外界刺激 [28][29][30] 来调节.因此,利用量子干涉效应调制有机单分子 的电荷输运成为分子电子学研究的热点.在分子的不同结构位置引入基团进行钝 化,使电子在分子轨道传输过程中发生干涉,从而改变电子在结中的透射率 [31] .通 过改变分子构型来控制分子结的电导率,还可以在分子水平上制造诸如分子整流 器 [32][33][34] , 分子开关 [35,36] , 分子晶体管 [37,38] 和单分子逻辑门 [39] 等电子器件.…”
Section: 引 言unclassified
“…In this case, the spin alignment can be switched from antiparallel to parallel or vice versa through the action of a switchable magnetic coupler. The idea behind this design concept is to be able to invert the spin alignment of the spin-polarized current along the molecular circuit by means of an electric potential ('threshold voltage'), so that a rectifierlike magnetic behavior on the molecular scale can be achieved [166][167][168]. Other possibilities exist for the design of an MS, whereby the spins of the magnetic centers would be antiferromagnetically coupled in one of the states (OFF) and ferromagnetically coupled in the other one (ON), as shown in Figure 8.…”
Section: Dinuclear Copper(ii) Metallacyclophanes In the Poc Design Ofmentioning
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