基于富勒烯的、受定向外电场调控的分子开关二极管

摘要： 我们采用多尺度计算机模拟技术，提出基于内嵌富勒烯（富勒烯开关二极管，FSD）的分子二极管设计方案——通过封装MX型极性分子（M为金属，X为非金属）实现数据存储与处理功能。研究表明，在MX@C70体系中，施加定向外电场可调控内嵌MX分子相对于系统电极组的相对方位。我们设计了双端/四端电极系统：源极与漏极既导通电流，又通过施加电压促使FSD在导电态间切换；当源漏极间电压不足以驱动富勒烯内MX分子转向时，栅极可通过稳定转换过程的过渡态来降低局部极小值间的能垒，从而辅助实现开关功能。结合非平衡格林函数与密度泛函理论（DFT-NEGF）的计算进一步证实，MX@C70体系的导电性取决于笼内MX分子相对于电极的方位角。因此通过电压调控既能强制设定（"写入"）又能读?。?#34;读出"）C70笼内MX分子的取向状态。该体系展现出类似分子忆阻器的电压敏感型开关分子二极管特性。