Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Разработка логического элемента на основе полифениленовых молекул

Г.А. Мустафаев1, А.Г. Мустафаев2, В.А. Панченко1, Н.В. Черкесова1

1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
2 ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.662

Оригинальная статья

Аннотация: Большое энергопотребление изделий интегральной электроники и дорогостоящие методы их производства, делает масштабирование кремниевых полупроводниковых устройств до размеров менее 50 нм непростой технологической и конструкторской задачей. В последнее время были достигнуты значительные успехи в разработке и исследовании изделий молекулярной электроники: молекулярных проводов, молекулярных диодов, изготовленных из отдельных молекул. Также были получены хорошие результаты в технологии формирования надежного электрического контакта с электропроводящими молекулами. Достижения в области наноэлектроники делают возможным разработку более сложных молекулярных электронных структур, например, цифровых логических схем. В данной работе проведено квантово-химическое моделирование молекулы, выполняющей функцию логического элемента, выполнена оптимизация равновесной пространственной конфигурации молекулы, разработана конструкция и синтезирована топология слоев для изготовления подложки для монтажа молекулы и создания внешних интерфейсов. Полученные результаты демонстрируют перспективность органической электроники как альтернативы кремниевым полупроводниковым материалам при разработке интегральных схем.

Ключевые слова: моделирование, молекулярная электроника, логический элемент, наноэлектроника, молекулярный диод, цифровая логика, функциональная электроника

  • Мустафаев Гасан Абакарович – д.т.н., профессор кафедры электроники и информационных технологий ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Мустафаев Арслан Гасанович – д.т.н., профессор кафедры информационных технологий и информационной безопасности ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства»
  • Панченко Валерий Александрович – к.т.н., доцент кафедры физических основ микро- и наноэлектроники ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Черкесова Наталья Васильевна – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и информационных технологий ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Ссылка на статью:

Мустафаев, Г.А. Разработка логического элемента на основе полифениленовых молекул / Г.А. Мустафаев, А.Г. Мустафаев, В.А. Панченко, Н.В. Черкесова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 662-671. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.662.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Weiss, P. Designing, measuring, and controlling molecular- and supramolecular-scale properties for molecular devices / P.S. Weiss // 2010 3rd International Nanoelectronics Conference (INEC), Hong Kong, China, 3-8 January 2010. – 2010. – P. 50-51. DOI: 10.1109/INEC.2010.5424442.
2. Kelly, K. The booms and busts of molecular electronics / K.F. Kelly, C.C.M. Mody // IEEE Spectrum. – 2015. – V. 52. – I. 10. – P. 52-60. DOI: 10.1109/MSPEC.2015.7274196.
3. Song, H. Observation of orbital gate modulation in molecular junctions / H. Song, Y. Kim, Y.H. Jang, et al. // 10th IEEE International Conference on Nanotechnology, Seoul, South Korea, 17-20 August 2010. – 2010. – P. 928-931. DOI: 10.1109/NANO.2010.5697843.
4. Mahmoud, A. Toward circuit modeling of molecular devices / A. Mahmoud, P. Lugli // IEEE Transactions on Nanotechnology. – 2014. – V. 13. – I. 3. – P. 510-516. DOI: 10.1109/TNANO.2014.2308257.
5. Tarakeshwar, P. Electrode–molecule interface effects on molecular conductance / P. Tarakeshwar, J.J. Palacios, D.M. Kim // 2006 IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference, Gyeongju, South Korea, 22-25 October 2006. – 2006. – P. 156-157. DOI: 10.1109/NMDC.2006.4388726.
6. Ghasemi, M. Analytical performance evaluation of molecular logic circuits / M. Ghasemi, M.H. Moaiyeri, K. Navi // The 16th CSI International Symposium on Computer Architecture and Digital Systems (CADS 2012), Shiraz, Fars, Iran, 2-3 May 2012. – 2012. – P. 104-108. DOI: 10.1109/CADS.2012.6316428.
7. Kumar, M. Molecular diodes and applications / M.J. Kumar // Recent Patents on Nanotechnology. – 2007. – V. 1. – I. 1. – P. 51-57. DOI : 10.2174/187221007779814790.
8. Vuillaume, D. Molecular nanoelectronics / D. Vuillaume // Proceedings of the IEEE. – 2010. – V. 98. – I. 12. – P. 2111-2123. DOI: 10.1109/jproc.2010.2063410.
9. Bystrov, V. Modeling of switching and piezoelectric phenomena in polyvinylidenefluoride (PVDF) / V.S. Bystrov, R. Pullar, A.L. Kholkin, et al. // 2013 Joint IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric and Workshop on Piezoresponse Force Microscopy (ISAF/PFM), Prague, Czech Republic, 21-25 July 2013. – 2013. – P. 21-25. DOI: 10.1109/ISAF.2013.6748703.
9. Noël, S. Electrical conduction properties of molecular ultrathin layers in a nanocontact / S. Noël, D. Alamarguy, F. Hauquier, et al. // 2010 Proceedings of the 56th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, Charleston, SC, USA, 4-7 October 2010 Charleston, SC. – 2010. – P. 1-7. DOI: 10.1109/HOLM.2010.5619517.
10. Ellenbogen, J. Architectures for molecular electronic computers. I. Logic structures and an adder designed from molecular electronic diodes / J.C. Ellenbogen, J.C. Love // Proceedings of the IEEE. – 2000. – V. 88. – I. 3. – P. 386-426. DOI: 10.1109/5.838115.
11. Datta, S. Current-voltage characteristics of self-assembled monolayers by scanningtunneling microscopy / S. Datta, W. Tian, S. Hong, et al. // Physical Review Letters. – 1997. – V. 79. – I. 13. – P. 2530-2533. DOI: 10.1103/PhysRevLett.79.2530.
12. Reed, M.A. Molecular-scale electronics / M.A. Reed // Proceedings of the IEEE. – 1999. – V. 87. – I. 4. – P. 652-658. DOI: 10.1109/5.752520
13. Emberly, E. Theoretical study of electrical conduction through a molecule connected to metallic nanocontacts / E.G. Emberly, G. Kirczenow // Physical Review B. – 1998. – V. 58. – I. 16. – P. 10911-10920. DOI: 10.1103/PhysRevB.58.10911.
14. Pradhan, M.R. A System engineering approach to molecular electronics / M.R. Pradhan, E.G. Rajan // International Journal of Computer Applications. – 2010. – V. 3. – I. 8. – P. 14- 23. DOI: 10.5120/750-1060.