一系列高透射分子结中的电导饱和

理解金属-分子界面上的电子输运特性对于控制包括有机发光二极管、纳米级有机自旋阀和单分子开关在内的多种基于分子的器件至关重要。揭示金属-分子界面电子输运机制的主要实验方法之一是研究分子结中电导随分子长度的变化。以往的研究集中于低电导下的隧穿或跳跃输运，然而尽管在高效信息传输、电荷注入和复合过程方面具有巨大潜力，分子结电导的上限尚未被探索。本文利用一系列基于长度递增的低聚并苯的单分子结，研究了高透射金属-分子-金属界面的电导特性。我们发现电导在独立于分子长度的上限处饱和。此外，我们表明该上限可由金属-分子界面处轨道杂化的特征控制。通过使用两个原型体系（分子分别由 Ag 或 Pt 电极接触），我们揭示了电导饱和的两种不同起源。在基于 Ag 的分子结中，电导饱和归因于能级对齐与能级展宽之间的竞争；而在基于 Pt 的结中，饱和归因于类带状输运。结果由一个直观模型结合第一性原理输运计算得以解释。我们的发现阐明了高透射极限下限制电导的机制，为设计高导电金属-分子界面提供了指导原则。