分子电子学中的碳基材料毕业正文

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毕业论文

题目分子电子学中的碳基材料学院物理科学与技术学院专业物理学

班级0901

学生赵小明

学号20090922155

指导教师赵朋

二〇一三年五月十二日

摘要

伴随着日益复杂的电子技术产品的发展，过去自上而下都依赖的硅基技术正面临着技术方面和物理方面的双层挑战。在采用自下向上的方法建设电子电路时，碳基纳米材料是非常好的候选材料，因为它们有半导体的特性并且物理尺寸很小，可以用于建立电子连接。例如有独特的电子性质的富勒烯，已经允许在建设分子整流器和晶体三极管时，可以以多种状态存在。碳纳米管在建设分子电路和场效应晶体管方面具有很大的潜力。另一方面，石墨烯不仅是代替ITO组成透明电极的最有前景的材料，同时它也展现了它的量子霍尔效应和电导特性。本论文主要体现了碳纳米材料在分子电子学中最近的发展状况。

关键词：碳纳米材料；分子电导；分子电子学；单分子电子器件

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ABSTRACT

As the growing complexity of electronic devices, the top-down method used with silicon based technology is facing both technological and physical challenges. Carbon-based nanomaterials are good candidates to be used in the development of electronic circuitry using the bottom-up approach, because they have semiconductor properties and dimensions within the required physical limit to construct electrical connections. For example, the unique electronic properties of fullerenes have made the construction of molecular rectifiers and molecular transistors that can work with more than two logical states. Carbon nanotubes have shown their values to be used in the construction of molecular wires and FET transistors that can operate in the THz frequency bias range. On the other hand, graphene is not only the most promising material for replacing ITO in the construction of transparent electrodes but it has also shown quantum Hall effect and quantum conductance properties that depend upon the edges or chemical doping. The purpose of this work is to present recent developments on the utilization carbon nanomaterials in molecular electronics.

Keywords：Carbon nanomaterials；Molecular conductance；Molecular electronics；Unimolecular electronic devices

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目录

摘要 ........................................................................................................................................ I ABSTRACT ...................................................................................................................... II 1 前言 .. (1)

1.1碳纳米材料的类型和形状 (2)

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2 富勒烯 (3)

2.1富勒烯的制备 (3)

2.2 富勒烯的氧化还原性能 (4)

2.3 单个富勒烯分子的电子输运性质 (5)

2.4 富勒烯单分子器件 (6)

2.4.1 分子导线和供体-受体系统 (6)

2.4.2 分子整流管 (8)

2.4.3 晶体管 (8)

2.5 总结与未来的方向 (9)

3 碳纳米管 (10)

3.1 碳纳米管的制备和提纯 (10)

3.2 碳纳米管的电化学性质 (10)

3.3 碳纳米管的电荷传输性质 (11)

3.4 碳纳米管器件 (11)

3.4.1 碳纳米管作为连接体 (11)

3.4.2 碳纳米管晶体管 (12)

3.5 集成电路与未来的方向 (12)

4 石墨烯 (13)

4.1 简介 (13)

4.2 性质 (13)

4.2.1 单分子和双分子层石墨烯 (13)

4.2.2 多分子层石墨烯 (14)

4.3 有机光电子的应用 (14)

4.4 总结和未来的方向 (15)

结论 (16)

参考文献 (17)

致谢 (19)

附录 (20)

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