选择性费米能级钉扎:分子结中巨整流效应的设计策略

分子整流器是分子尺度集成电路中的关键功能元件,然而由于共振隧穿的内在对称性以及界面能级对齐的复杂性,实现高整流比长期以来一直是一项挑战。本研究提出了一种基于选择性费米能级钉扎的整流器设计策略,通过分子前线轨道与电极之间的钉扎相互作用来打破输运对称性。该框架使得隧穿输运主要由未占据分子轨道主导,同时显著抑制了占据态的贡献,从而建立了一种简化且高度可控的整流机制。由此构建的基于环[n]碳分子结展现出超过10³的巨大整流比,同时在给体链长和碳环尺寸变化时仍保持出色的结构鲁棒性。该工作揭示了选择性费米能级钉扎在分子结中的关键作用,并为工程化功能型单分子电子器件提供了通用设计原理。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-22 08:35

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