Abstract
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。