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廈門大學化學化工學院洪文晶教授課題組在石墨烯基單分子電子器件的尺寸極限研究取得新進展，相關研究成果以“Cross-plane transport in a single-molecule two-dimensional van der Waals heterojunction”為題發表于Science Advances（Sci. Adv. 2020, 6, eaba6714）。

在集成電路和芯片的發展進程中，電子器件的小型化一方面使器件的性能不斷提升，是驅動信息技術發展的重要動力。另一方面，也帶來諸如熱耗散、量子隧穿效應等一系列技術挑戰。采用自下而上的方式構筑單分子電子器件，是推動半導體器件進一步小型化的重要潛在技術路線之一。因此，探索電子器件小型化的尺寸極限具有重要的科學意義和技術價值。

洪文晶教授實驗室通過自主發展能夠精準構筑和表征單分子器件的科學儀器技術，實現了兩片單層石墨烯電極間距的精確調控，以此將單個平面有機分子連接在兩片單層石墨烯電極之間，從而構筑了具有三明治結構、導電通道長度僅為單原子層厚度的單分子范德華異質結器件。進一步選用9種多環芳烴化合物構筑出了一系列單分子二維范德華異質結，并實現了對該類器件的電輸運性質的系統電學表征。與傳統的單分子電子器件所通過面內輸運（in-plane）不同的是，單分子二維范德華異質結的電輸運是采用層間輸運（cross-plane transport）。雖然導電通道僅有單原子層厚度，但是通過對分子共軛程度乃至拓撲結構的精細調節仍然可以顯著改變單分子電子器件的電子輸運能力。該工作所發展的構筑技術，還可以拓展到其他二維材料和分子體系，從而為新型單分子二維材料范德華異質結器件的設計、構筑和表征，提供了獨特的表征技術和研究方法。

該研究工作是在化學化工學院洪文晶教授、薩本棟微納米研究院楊揚副教授和英國蘭卡斯特大學Colin J.Lambert教授的共同指導下完成的?；瘜W化工學院博士生趙世強、碩士生皮九嬋（已畢業）、劉俊揚副研究員和英國蘭卡斯特大學博士后Qingqing Wu為共同第一作者?；瘜W化工學院師佳副教授、陳招斌高級工程師、肖宗源副教授和博士生鄭玨婷、李瑞豪、薩本棟微納米研究院碩士生魏珺穎（已畢業）也參與了本項研究工作。該工作得到國家重點研發計劃項目（2017YFA0204902）、國家自然科學基金委（21722305, 21973079, 21673195, 21933012, 21703188）、福建省自然科學基金杰出青年基金項目和廈門大學校長基金的資助，以及固體表面物理化學國家重點實驗室、能源材料化學協同創新中心及嘉庚創新實驗室的支持。

論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/22/eaba6714