Затвор из электролита улучшает молекулярную электронику

Одной из главных проблем в изготовлении транзисторов из одиночных молекул является возможность разместить электрод затвора достаточно близко к молекулярному переходу в устройстве. Теперь исследователи из Колумбийского университета в США говорят, что использование жидкого электролита вместо твердого в качестве управляющего электрода может решить эту проблему. Это открытие может быть важным шагом вперед для устройств молекулярной электроники, которые имеют больший потенциал для уменьшения  размеров и лучшей настройки, чем обычные транзисторы и логические вентили.

Большинство электронных устройств изготовлены из полупроводников, таких как кремний. Однако некоторые отдельные молекулы, по-видимому, имеют электронные свойства, аналогичные традиционным полупроводникам и сами по себе могут быть использованы для изготовления электронных устройств. Основным преимуществом таких устройств является то, что молекулы очень малы по сравнению с полупроводниковыми структурами.

Электроника на базе одиночных молекул значительно продвинулась вперед с тех пор, как была впервые предложена в 1970-х, но она по-прежнему остается очень сложной в методах связи одиночных молекул с металлом электрода затвора. Теперь команда во главе с Лата Венкатараман (Latha Venkataraman) нашла, что затвор из жидкого электролита можно использовать для модуляции проводимости неокислительновосстановительной активной молекулы в молекулярном устройстве. «Наше открытие означает, что теперь мы можем регулировать проводимость одномолекулярных устройств без необходимости литографически изготавливать металлический электрод затвора, который должен быть примерно такого же размера, что и молекулы, фактически используемые для изготовления устройства», - сказал Венкатараман.

В своем эксперименте исследователи просто погружали электроды истока и стока устройства в раствор электролита. Затем они образовали контакт этого раствора с третьим электродом - затвором, размещенным не далее чем в нескольких миллиметрах от молекулярного соединения, но все еще пригодным для регулировки проводимости соединения, объяснил Венкатараман. Чтобы ионы в электролите могли двигаться к соединению, к электроду затвора прикладывалось напряжение.

«Затвор для молекулярного соединения имеет решающее значение для разработки молекулярных транзисторов, - сказал член команды Брайан Капоцци (Brian Capozzi). - В то время как литографическое изготовление электродов истока, стока и затвора для создания молекулярного транзистора является сложной задачей, изготовления затвора транзисторов из электролита будет намного легче».

Команда говорит, что сейчас занята оптимизацией эффективности затвора в своих одномолекулярных устройствах, чтобы смещение на затворе приводило к большему изменению молекулярной проводимости.

Одна молекула приобретает затвор