【正文】 荷轉(zhuǎn)移過程中消除擴散。 結(jié)構不同的分子的氧化還原過程中 ，幾個短距離的電荷分離 過程可以代替一個長距離的電荷傳輸（見圖 b） 最后一種情況，采用高度共軛的分子作為分子導線來連接供體和受體（見圖 c）。 圖 供體和受體的橋式連結(jié)。最后一種是真正的分子整流，最初由 Aviram 和 Ratner提出。但是，如果在較高的電位， 比率可以達到 20200。 圖 （ a)單分子 C60機電放大器原理圖 ； (b)機 電放大 原理圖表示的開關狀態(tài) 濟南大學畢業(yè)論文 9 圖 （ a）機電單分子晶體管原理圖 （ b） C60放大器平面圖 單分子 C60晶體管也能通過沉積制造 C60甲苯溶液，甚至可以稀釋一對黃金電極。與其它的碳納米材料相比，富勒烯具有明確的結(jié)構，并可以利用完善的化學方法進行高純度的分離。由于它們的發(fā)現(xiàn)和獨特的性質(zhì)，很多應用已經(jīng)建議采用碳納米管。由于石墨烯片具有碳原子的蜂窩結(jié)構，不同的石墨烯片能卷起不同的結(jié)構。如果石墨烯片沿著中心軸線卷起，就會產(chǎn)生扶手椅形碳納米管（ m=n）或者是鋸齒形碳納米管（ m=0）。同時，通過火焰制備碳納米管也越來越受到關注。 碳納米管的電化學性質(zhì) 了解碳納米管的電化學性能對于設計電子產(chǎn)品是非常重要的；然而，將碳納米管作為單獨的實體或個體來研究它的電化學性能已經(jīng)遇到了很多困難。這些衍生物顯示出的不可逆的還原性質(zhì)，取決于這些功能化的碳納米管在電極表面的分解。扶手椅 狀 碳納米管體現(xiàn)金屬性，其它的 碳納米管 則體現(xiàn)半導體性。金屬納米管的電導超過了最知名的金屬的電導。其中的一個最大的挑戰(zhàn)就是將線或電極連接到分子。 圖 ：（ a）通過電子束光刻定義在一個窗口中的 PMMA開口的單壁碳納米管與氧等離子體，來介紹單壁碳納米管的切割；（ b）單分子電路的整體建設示范示意圖。理論計算表明，碳納米管很適合在分子能級和費米能級之間建立良好的連接。但是，堿金屬摻雜的方法并不完全可靠，制作復雜的電子器件仍然是個很大的挑戰(zhàn)。 集成電路與未來的方向 在室溫下碳納米管的基礎研究揭示了很多重要的性能，包括它的電子遷移率超過所有已知的半導體和對強電流的承載能力。每一個圖層就 是一個碳原子的厚度。 圖 原子力顯微鏡下的石墨烯片 性質(zhì) 石墨烯的很多有趣的性質(zhì)已經(jīng)在單層樣品上測量得出；但是，為了在更多不同屬性的材料上運用這些性質(zhì)，雙層和多 層（三至十層）石墨烯也被深入考慮使用，并且由于層數(shù)的不同，性質(zhì)也有很大的不同。石墨烯是一種很強大的材料，在物理機械方面的彈性模量可達 1TPa，自身的強度是 130GPa，還具有很好地導熱性能。研究發(fā)現(xiàn)強烈的彎曲或拉伸，并不會影響濟南大學畢業(yè)論文 14 光電性能。將多層石墨烯復合電極應用于鋰離子電池， 提高了它的性能。然而在今天，這些材料也必須符合新的特性，以改善常用材料的物理機械性能和效率。 為了使輻射被觀察到，其中的一個電極是透明的。它的物理機械性質(zhì)，使得它適合用于設備制造。非優(yōu)化的柵極設備的載流子遷移率已經(jīng)超過了硅基場效應管?；谶吘壍念愋秃蛯挾龋梢杂嬎泐A測半導體的半金屬性質(zhì)。所以，為了更好的掌握它的屬性，深入探究它的性能，構建特殊新穎的結(jié)構，以及實現(xiàn)大規(guī)模，大小和層數(shù)都能控制的石墨烯的合成，進一步深入的研究是必然的。 希望我們的發(fā)現(xiàn)會豐富分子電子學中碳基材料的進一步研究。 此外，我要感謝學院領導、班主任老師及輔導員為我們提供舒適、安心的學習環(huán)境去完成畢業(yè)論文，感謝我的同學尤 其是我的舍友，在文獻搜集及論文排版過程中給我的幫助，最后感謝本篇 論文中所涉及的各位學者，如果沒有各位學者的研究，我將很難完成這篇論文。通過這次畢業(yè)設計，不僅提高了我獨立解決問題的能力，而且提高了我的外文閱讀和查閱文獻的能力，培養(yǎng)了我認真嚴謹、一絲不茍的學習態(tài)度。 富勒烯分子顯示了它們在構建納米級電子器件的巨大潛力，因為它們有容易吸收電子的 LUMO 軌道，它們的球形結(jié)構可以很好地預測自組裝過程。 總結(jié)和未來的方向 2020年以來 [25]，石墨烯的研究已經(jīng)從大量的理論和原理的領域，轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶒炑芯款I域。因此，使用“宏觀”石墨烯無法實現(xiàn)電流調(diào)制。這些設備的載流子遷移率可以在懸浮石墨烯和頂部的柵極設備進行測量。最近，基于石墨烯的研究結(jié)果令 人大受鼓舞， Peumans和他的合作者表明，石墨烯可以作為透明電極用于發(fā)光二極管，相比于常用的 ITO（ 150nm）材料，它能在很大程度上減少薄膜的厚度（ 7nm）。 因此，石墨烯是很好的候選材料，為了證明它作為透明電極的實用性，已經(jīng)做了大量的研究工作。 有機光電子的應用 在本節(jié)中，我們將了解石墨烯在分子電子學的應用，重點關注光電和有機場效應晶體管。 圖 單分子和雙分子層石墨烯薄片的透光率 多分子層石墨烯 與單分子和雙分子層石墨烯相比，多分子層石墨烯的電子結(jié)構中沒有帶隙。 石墨烯的一個重要的特性是它極小的厚度。通過 STM（掃描隧道顯微鏡）和 TEM（透射電子顯微鏡）的方法的來分析它的結(jié)晶層。它獨特的平面形狀和化學結(jié)構，其它的材料是沒有的。合成和操作的基本原理已經(jīng)很清楚，未來的發(fā)展可能要依賴于化學家，取決于他們能否找到一種方法，要么讓選擇性合成在更高的尺度，要么找到一種凈化提純更有效的方法，或者是兩者結(jié)合的方法。 基于場效應管的碳納米管在很多方面優(yōu)于當前的場效應晶體管；碳納米管最重要的一個特性是彈道電子運輸，使構造場效應管成為可能，并且能夠在很高的頻率下進行操作，使它們可以適用于下一代電子器件。 碳納米晶體管 幾年以前，半導體單壁碳納米管場效應晶體管 已經(jīng)能夠在室溫下進行操作構建，并且在太赫茲范圍內(nèi)的操作是可以預測的。羧基酸組通常產(chǎn)生在碳納濟南大學畢業(yè)論文 12 米管被切割的點處。有兩種不同的方法可以來削減單壁碳納米管的厚度，使納米間隙達到 2nm。半導體納米管的電導取決于柵電極的電壓，它們的帶隙是直徑和螺旋度的一個函數(shù)，半導體納米管的 ON / OFF比，在室溫下通常是105，在極低的溫度下可以達到 107。第一次測量碳納米管的電導是將一個 金屬納米管接在 Si/SiO2基片頂部的兩個鉑電極之間，觀察到個別金屬單壁碳納米管表現(xiàn)為量子態(tài)。 濟南大學畢業(yè)論文 11 碳納米管的電荷傳輸性質(zhì) 單壁碳納米管導電性能的預測依賴于它的螺旋性和直徑。在水和有機電解質(zhì)中研究碳納米管的電化學性能，陰極掃描是顯示有持續(xù)增加的電流產(chǎn)生，這反映了不同的碳納米管是以一種復雜混合物 的狀態(tài)存在。碳納米管只有在金屬催化劑存在的條件下才會形成，其中大部分積累在陰極并且形成不斷 增長的沉淀。 碳納米管的制備和提純 用摻雜金屬催化劑的石墨棒通過電弧放電來制備單壁碳納米管發(fā)現(xiàn)之后，為了研究出生產(chǎn)大量碳納米材料的其它的方法，人們付出了很大的努力。 在它的命名系統(tǒng)中，將 一個正六邊形的中心選為原點 （ 0， 0），與另一個六邊形的中心（ M， N）疊加，形成碳納米管。此外，它們的電子特 性更有吸引力。 濟南大學畢業(yè)論文 10 3 碳納米管 采用電弧放電技術制備富勒烯，在陰極沉積形成過程中，多壁碳納米管被發(fā)現(xiàn)。得到的電流電壓圖解釋了在頻率為 ， C60分子通過納米機械振蕩，阻止它的金電極表面形成沉積。輸入電壓施加到壓電傳動裝置，阻止 C60分子在銅的表面形成沉積，從而改變了約兩個數(shù)量級的電導特性，對應約 nm的變形。 二甲基苯胺基 氮雜 [C60]富勒烯有兩種不同的整流表現(xiàn)，將它放在兩個鍍金電極之間，用 LB超薄分子膜技術可以觀察到。第一種，由于肖特基勢壘，可以在有 機金屬界面形成表面偶極子。在這樣的系統(tǒng)中，電荷分離通常發(fā)生在 LUMO軌道中，并且依賴于 LUMO軌道的能級水平。有三種不同的情況，第一種是供體和受體部分由一個絕緣橋連接（見圖 a）。因此，許多的富勒烯和富勒烯衍生物已經(jīng)研究用作電子受體材料（見圖 ）。 在第二個實驗方法中， C60分子沉積在一個絕緣的自組裝單層上面，這樣就產(chǎn)生了一對串聯(lián)的柵欄隧道結(jié)，并且共用一個電極。第一種方濟南大學畢業(yè)論文 6 法， C60分子沉積在金屬表面，一個分子與 STM針尖接觸，這樣就產(chǎn)生了一個柵欄隧道結(jié)。 圖 (a)C60 (上 ) 和 Sc3NIhC80（下）的循環(huán)伏安曲線； （ b)C60和 Sc3NIhC80的 HOMOLUMO原理能量圖。 對于 TNTEMFs的電化學性質(zhì)， M3N C2n（ n39） 不同于空籠富勒烯，這是碳籠的結(jié)構不同和金屬團簇與碳籠之間的相互作用導致的（見圖 ）。 圖 (a)C60富勒烯的電化學性能，循環(huán)伏安法（上）和差分脈沖電化學伏安法（下）；（ b) 富勒烯吸收 6個電子（紅色箭頭）后的 HOMO和 LUMO軌道示意圖 對于 C70，可以預測它的 LUMO軌道是二重簡并，因此可以吸收四個電子， LUMO和 LUMO+1軌道的能量差是很小的。