有機ナノ構造ヘテロ接合をベースにした10MHz半波整流器としての集積化分子ダイオード

Integrated molecular diode as 10 MHz half-wave rectifier based on an organic nanostructure heterojunction.

• Tianming Li
• Vineeth Kumar Bandari
• Martin Hantusch
• Jianhui Xin
• Robert Kuhrt
• Rachappa Ravishankar
• Longqian Xu
• Jidong Zhang
• Martin Knupfer
• Feng Zhu
• Donghang Yan
• Oliver G Schmidt

抄録

分子エレクトロニクスの概念を実現するために、単一分子や分子集合体をベースにしたナノスケールのダイオードを実現するためのかなりの努力がなされてきた。しかし、これまでのところ、機能的なモレキュラーダイオードは非常に低い交流周波数領域でしか実証されていない。ここでは、分子状の薄い有機ヘテロ接合をベースとし、最大10MHzの周波数で交流電流を変換することが可能な、微小管状ソフトコンタクトを用いた完全集積型整流器について報告する。私たちのデバイスの一方向電流挙動は、主に底面と上面の微小管状Au電極の本質的に異なる表面に由来していますが、優れた高周波応答は、電荷注入を改善するだけでなく、キャリア密度を増加させるフタロシアニン分子ヘテロ接合における電荷蓄積の恩恵を受けています。

Considerable efforts have been made to realize nanoscale diodes based on single molecules or molecular ensembles for implementing the concept of molecular electronics. However, so far, functional molecular diodes have only been demonstrated in the very low alternating current frequency regime, which is partially due to their extremely low conductance and the poor degree of device integration. Here, we report about fully integrated rectifiers with microtubular soft-contacts, which are based on a molecularly thin organic heterojunction and are able to convert alternating current with a frequency of up to 10 MHz. The unidirectional current behavior of our devices originates mainly from the intrinsically different surfaces of the bottom planar and top microtubular Au electrodes while the excellent high frequency response benefits from the charge accumulation in the phthalocyanine molecular heterojunction, which not only improves the charge injection but also increases the carrier density.