多层边缘分子电子学与自旋电子学器件的制备

分子器件的进步将关键取决于建立与功能分子电连接的方法。我们提出了一种分子器件策略，该策略基于在预制隧道结的多层边缘处，通过化学键合将分子连接在两个磁性/非磁性金属电极之间。在此，我们介绍了制备这些多层边缘分子电子学/自旋电子学器件（MEMEDs/MEMSDs）的制造方法，以及相关的挑战及其解决方案。我们 MEMED/MEMSD 方法的关键亮点在于，通过简单的剥离法制备隧道结的暴露侧边缘，以容纳分子传导通道。剥离法确保了沿隧道结边缘，两个金属电极之间的最小间隙等于隧道势垒的厚度。所有隧道结测试平台均使用了约 2 纳米的氧化铝（AlOx）隧道势垒。我们成功地在暴露边缘处跨越 AlOx 绝缘体桥接了磁性有机金属分子团簇和非磁性烷烃分子，从而将预制隧道结转化为分子电子学或自旋电子学器件。隧道结测试平台采用多种金属电极制备，如 NiFe、Co、Ni、Au、Ta、Cu 和 Si。超薄 AlOx 的稳定性随用于制造 MEMED/MEMSD 的底部金属电极类型而异。此外，用于在 MEMED 中桥接分子通道的分子溶液并不与所有金属电极兼容；为此开发了耐分子溶液的铁磁电极以用于 MEMSD 的制备。MEMSD 方法提供了一个开放平台，可测试磁性电极与磁性分子（包括单分子磁体）的几乎任意组合。