[发明专利]一种单分子结逻辑门

说明书

技术领域

本发明涉及一种逻辑器件，特别是涉及一种单分子结逻辑门。 

背景技术

逻辑门是在集成电路上的基本组件，现在人们广泛使用的计算机，主要是硅半导体集成电路，对于传统的硅半导体集成电路，其运算能力与半导体单元的尺寸高度相关，当半导体密集到一定程度时，电路会产生难以克服的过热和交叉干扰。进一步缩小电子传导线宽，缩小计算机体积，降低成本和功耗并提高运算速度，从理论上和工艺上都几近极限，近年来，科学家不断尝试各种纳米粒子方法及概念，试图代替硅半导体作为逻辑门的概念，一方面，尽管有一系列纳米粒子方法通过引入纳米粒子或光照可以实现相应的信息读取，进而具备逻辑门运算能力，然而这一类方式并不能有效实现在微尺度下的同时进行信息输入与信息读取的方式，同时其信息读取高度依赖液相环境来实现。所述导电分子结概念是最近刚刚被科学家提出的一种基于单个有机小分子通过络合作用构筑在两个电极之间的半导体结，这一类分子结作为计算单元具有潜在的实现分子水平上的逻辑操作，从而实现10纳米以下的半导体制备工艺要求，然而目前的研究主要集中于其对分子结电流电压特性的研究，因此虽然有一些关于分子开关的报道，但是这一类分子结逻辑门并没有良好地信号输出能力。 

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种单分子结逻辑门，通过控制单分子结上施加电压来实现控制其拉曼信号来实现相应的逻辑运算，使其比传统硅半 导体具有更微小尺度，成功解决传统半导体难以克服的过热和交叉干扰。 

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种单分子结逻辑门，包括：逻辑门单分子结、正电极、负电极、激光装置和分子结逻辑门读出装置，逻辑门单分子结的两端分别与正电极和负电极电性连接，所述激光装置设置在电极正上方，分子结逻辑门读出装置设置在逻辑门单分子结的一侧并靠近逻辑门单分子结布置，所述激光装置的发射端指向逻辑门单分子结，所述激光装置发射激光为633纳米激光。 

在本发明一个较佳实施例中，所述分子结逻辑门读出装置为拉曼光学检测装置。 

在本发明一个较佳实施例中，所述正电极和负电极连接有电源，所述电源输出大小可控的电压。 

在本发明一个较佳实施例中，所述逻辑门单分子结作为逻辑门最小单元在非液相条件下进行逻辑门运算。 

在本发明一个较佳实施例中，施加在逻辑门单分子结两端的电极上的电压作为第一输入信号；激光装置发射激光为633纳米的激光从逻辑门单分子结正上方来照射逻辑门单分子结作为第二输入信号；将单分子结是否具有拉曼光学信号作为输出信号，第一输入信号的正负电压由正电极和负电极输入、第二输入信号经激光装置输入并照射逻辑门单分子结并由逻辑门单分子结进行逻辑运算，逻辑运算结果再以光学输出方式输出。 

本发明的有益效果是：本发明一种逻辑门单分子结逻辑门实现了电学控制条件下微尺度逻辑门单分子结的逻辑运算，逻辑门单分子结具有极高的逻辑运算速率及响应能力，运算速度快；本发明解决现有的硅半导体技术领域中的 过热和交叉干扰等问题；同时，该逻辑门分子结提供真正意义的单分子运算能力，成为取代硅半导体技术的重要基础。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中： 

图1是本发明的单分子结逻辑门一较佳实施例的结构示意图； 

图2是本发明的单分子结逻辑门一较佳实施例的分子结电流电压曲线； 

图3本发明的单分子结逻辑门一较佳实施例的不同电压下的分子结拉曼光谱信号； 

图4本发明的单分子结逻辑门一较佳实施例的分子结高度。 

附图中各部件的标记如下：1、逻辑门单分子结，2、正电极，3、负电极，4、激光装置。 

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 

请参阅图1至图4，本发明实施例包括：