Molecular-Scale Electronics: From Concept to Function

분자전자소자(molecular electronics)는 단분자(single molecules) 혹은 단분자박막(molecular monolayers)으로 이루어진 구조에서 전하수송 현상을 이해하고 전자소자로의 개발을 탐구하는 학문분야이다. 이탁희 교수는 지난 15년간 분자전자소자 분야에서 꾸준한 연구결과를 발표해왔으며, 특히 분자소자 전하수송현상 이해, 통계적 분석, 단일분자 트랜지스터 (Nature 2009), 유연기판의 분자전자소자 (Nature Nanotechnology, 2012) 등 관련분야에서 핵심 연구 결과를 발표하였다. 이러한 연구결과로 미국화학회(American Chemical Society; ACS)에서 발간하는 저명한 리뷰논문 저널인 Chemical Reviews (Impact Factor = 46.568)지에 분자전자소자 분야에 대한 리뷰논문을 저널 Cover 표지논문으로 게재하였다. 본 리뷰논문은 이탁희 교수 연구실에서 포닥을 거쳐서 현재 중국의 Nankai 대학에 재직 중인 Dong Xiang 교수와 중국 Peking 대학의 Xuefeng Guo 교수 연구팀과 함께 작성하였으며, 123페이지 저널논문의 분량, 79개의 그림, 그리고 845편의 참고논문을 포함하고 있으며, 분자전자소자 기술개발 동향과 미래 발전상을 제시하였다.

Abstract: Creating functional electrical circuits using individual or ensemble molecules, often termed as “molecular-scale electronics”, not only meets the increasing technical demands of the miniaturization of traditional Si-based electronic devices, but also provides an ideal window of exploring the intrinsic properties of materials at the molecular level. This Review covers the major advances with the most general applicability and emphasizes new insights into the development of efficient platform methodologies for building reliable molecular electronic devices with desired functionalities through the combination of programmed bottom-up self-assembly and sophisticated top-down device fabrication. First, we summarize a number of different approaches of forming molecular-scale junctions and discuss various experimental techniques for examining these nanoscale circuits in details. We then give a full introduction of characterization techniques and theoretical simulations for molecular electronics. Third, we highlight the major contributions and new concepts of integrating molecular functionalities into electrical circuits. Finally, we provide a critical discussion of limitations and main challenges that still exist for the development of molecular electronics. These analyses should be valuable for deeply understanding charge transport through molecular junctions, the device fabrication process, and the roadmap for future practical molecular electronics.

Authors: Dong Xiang (Nankai Univ., China), Xiaolong Wang (Peking Univ., China), Chuancheng Jia (Peking Univ., China), Takhee Lee* (서울대), and Xuefeng Guo* (Peking Univ., China)

Chemical Reviews, Article ASAP
Publication Date (Web): March 16, 2016
DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00680