基于磁隧道结的分子电子学与自旋电子学器件的范围

开发基于分子的逻辑和存储器件的梦想已有 70 多年的历史。目前，基于分子的器件也被考虑用于量子计算硬件。最近的研究表明，连接到金属引线的分子可以执行基于量子比特的逻辑操作。这是一个有趣的问题：既然基于分子的器件可能主导下一代逻辑和存储器件的发展以实现最高可能的计算机技术，为何实验进展仍然非常缓慢。分子有潜力成为无可匹敌的器件单元，因为化学家可以大规模生产具有新颖光学、磁性和电荷传输特性的各种分子。然而，最大的挑战是将两个金属引线连接到目标分子，并开发一种稳健且通用的器件制造技术，以适应商业规模的大规模生产。本文讨论了利用商业上成功的磁隧道结作为开发分子电子学和分子自旋电子学器件载体的独特优势。我们描述了使用暴露侧的隧道结作为分子器件的测试平台。在隧道的暴露侧，分子通过与两个金属电极化学键合而桥接在绝缘体上；金属 - 绝缘体 - 金属层的顺序生长确保了两个金属电极之间的分离由绝缘体厚度控制在分子器件的长度尺度上。在此，我们还强烈强调化学家与磁隧道结研究人员之间密切合作的必要性。这种合作伙伴关系在开发基于磁隧道结的分子器件方面具有巨大潜力，应用于未来领域如存储器件、磁性超材料和高灵敏度生物传感器。