物理所纳米信息科学研究取得重要进展

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中国科学院物理所的高鸿钧研究组最近在纳米绝缘层的制备和研究，以及功能分子量子输运的统计研究中取得进展，在物理学顶尖杂志Phys. Rev. Lett. 上连续发表两篇论文。
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" w* w4 ]8 K9 n/ u) R! @    纳米(分子)电子学是目前科技界研究的热门前沿领域之一。其重要研究内容包括：对纳米绝缘层的研究、对纳米结构单元的电输运性质的研究。对金属氧化物纳米绝缘层的研究是该领域的重要课题，特别是在金属单晶上(如：钼(Mo)单晶)制备氧化硅(SiO2)单晶绝缘层，是目前国际上未能解决的问题，氧化硅(SiO2)的结构模型也一直存在争论。最近，高鸿钧研究组的路军岭等与德国学者H.-J. Freund等合作，简化和改进了制备方法，得到了厚度达约为4?的长程有序的低缺陷的晶体氧化硅(SiO2)薄膜，同时通过采用不同的表征手段STM、XPS、IRAS以及DFT 理论计算，第一次准确地确定了有序氧化硅(SiO2)薄膜绝缘层在钼(Mo(112))的结构模型。相关研究结果发表在Phys. Rev. Lett. 59, 076103(2005)上。


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& m3 |3 w/ A& n: G9 R# @3 T    阐明分子－电极接触对整个体系输运性质的影响，并进而控制这种影响是自纳米分子电子学诞生以来该领域中最重要的几个基本问题之一。但是，在接触区中一个小小的杂质，都可能对整个系统的输运性质有本质的影响。因此，实验上实现对分子－电极接触的精确控制是非常困难的。近年来，随着非平衡格林函数－密度泛函理论(NEGF-DFT)的发展，人们使用第一性原理方法研究分子体系的输运性质。但是，长期困扰人们的一个问题是，理论计算的结果与实验测量的结果相差甚远，有的结果甚至相差达两个数量级。最近，中科院物理所高鸿钧研究组胡亦斌等与加拿大McGill大学郭鸿组合作，考虑到实验中的上述复杂情况，使用自己发展的第一性原理方法，对两种重要分子体系的输运性质进行了统计描述，并给出了 “平均”的平衡电导值。在统计计算中他们考虑了实际的分子－电极接触中各种可能的情况，包括分子与电极之间各种可能的接触位置、分子本身的扭转、分子与电极的距离以及偏压的影响等，并为每个体系构造了1296个结构模型进行计算。结果表明，通过统计计算得到的一种金/硫醇/金的分子线的平均平衡电导为0.0025G0，与实验的0.0012G0的结果极为吻合。这项工作对今后分子体系输运性质的理论研究有着重要的指导意义。相关结果发表在2005年10月7日出版的Phys. Rev. Lett.上[ 95, 156803 (2005)]。

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    据悉，该项目得到了国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院的支持。



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