研究生: |
徐聖權 S. Q. Xu |
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論文名稱: |
烷類硫醇分子元件的比較 Comparsion of alkanethiol molecular devices |
指導教授: |
周亞謙
Y. C. Chou |
口試委員: | |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
理學院 - 物理學系 Department of Physics |
論文出版年: | 2006 |
畢業學年度: | 94 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 81 |
中文關鍵詞: | 自組單分子層 、分子元件 、電子傳輸 、烷類硫醇 |
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本實驗使用SOI(Silicon on insulator)晶圓,經由佈值、微影、蝕刻、氧化等半導體製程步驟,製作出分子元件電晶體。我們使用的分子是烷類硫醇,在不同的溫度及閘極電壓下量測Id-Vd曲線。接下來,將針對實驗數據用各種模型與理論來做分析。
首先,我們針對辛烷硫醇與十二烷硫醇分子的Id v.s. Vd圖中的溫度曲線在閘極電場施加下,比較曲線們之間有無相同趨勢,結果沒有發現到相同趨勢﹔接下來,在微觀方面,由傳導機制(Conduction mechanisms)的分析方法,結果發現到障礙高度(Barrier height) 在閘極電場施加下,它的值會隨著閘極的負偏壓加大來增加(當Vd<0V)或降低(當Vd>0V)的這樣趨勢,為了佐證這是分子元件特有的性質,我們製作一個實驗對照组<註:將分子改為氧化物>,結果發現障礙高度與閘極之間的關係沒有像分子元件一樣,所以我們能確定障礙高度隨閘極的變化是分子元件的特性﹔在另一個微觀方面,分子的HOMO、LUMO與混和能階(hybrid levels)可在dId/dVg v.s. Vg圖中得到,再與實驗對照组做比較,發現到有類似混合能階的圖形,但混合能階在Vg軸上不是Vd/2,另一方面,目前還沒發現HOMO與LUMO特性,所以我們目前還都相信它們是分子元件特有的性質。
最後,將列出未來工作的項目,第一項是傳導機制中的Fowler Nordheim tunneling的汲極範圍還不夠廣,致使它還沒有機會出現,如辛烷硫醇的Fowler Nordheim tunneling的汲極範圍只出現在正負汲極電壓的其中一端,因為出現的那端障礙高度較大,所以電流不會由Hopping conduction與Thermionic emission來主導,而十二烷硫醇的Barrier height在正負汲極兩端的值都很小,所以沒有Fowler Nordheim tunneling,因為電流會由Hopping conduction與Thermionic emission來主導;第二項是對照組的HOMO與LUMO在此次閘極範圍內也沒有機會出現,致使現今無法確定是分子元件特性,因此未來將要從分子元件的汲極與閘極的電壓範圍加大,這樣我們的理論與模型才能更加完整。
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