Nature子刊：电子产品的未来！纳米级电极大规模生产的新技术

未来电子产品可以用来做些什么，取决于开发超越硅导体性能的方法。分子电子学领域被认为是有前景的方向，并且最近瑞典皇家理工学院（KTH）的研究实现了纳米级电极的可扩展生产，以探索分子并利用它们作为未来有价值的电子材料。

最近，来自KTH的微纳米研究部门的一个团队测试了一种技术，形成了数百万个可行的纳米级分子结-极小的电极对，彼此之间有一个纳米级的间隙，分子可被捕获和探测。该研究成果已发表在Nature Communications上。

KTH的研究人员称，通过使用直径100毫米的晶圆，可以在5小时内生产多达2000万个此类电极，可在脆性材料顶部使用金膜形成裂缝。此外，该团队与代尔夫特理工大学合作，研究了电极间纳米宽度范围中广泛使用的参比分子，以确保该方法不会妨碍分子结的形成。

共同作者之一的Shyamprasad Natarajan Raja表示，这种“裂缝定义的断裂连接”方法，使结构的可扩展生产得到了突破，这种结构在未来有望能够实现由单分子构成的电子设备。

该方法的关键是产生间隙，从而发生隧道效应，使电子可以克服电路中的断裂。断裂结具有几个原子大小的间隙，这破坏了电子的流动。然而，由于间隙很小，具有足够能量的电子仍然可以跃迁通过。隧道电子维持一个小但可测量的电流，该电流对间隙的宽度非常敏感。

Raja表示：“断裂连接是使单个分子成为可以探测分子的更大电子电路的最佳手段，未来有望通过使用量子隧道技术实现超灵敏的高速探测器。”

Raja指出：“然而，隧道断口连接一次就会产生一个间隙，这是开发任何涉及隧道连接的应用的主要障碍”。

该方法最初通过使用光刻法在氮化钛（TiN）上图案化金叠层。然后将该叠层设置在硅片上，形成切口结构集中应力。因此，当直接在堆叠下方的硅被移除时（称为释放蚀刻的过程），在TiN中的预定位置处形成微小裂缝以释放应力。相反，该过程使金变形，将其拉伸成穿过这些裂缝的原子级细线，在断裂时形成与分子一样小的间隙。

Raja表示，该方法还可用于除金之外的其他导电材料，从而为分子电子学、自旋电子学、纳米等离子体激元和生物传感的应用提供电学、化学和等离子体特性。

文章来自phys网站，原文题目为Molecular semiconductors could be the future of electronics, and this new technique offers a way to mass produce them，由材料科技在线汇总整理。