分子晶体管是分子电子学的核心器件，与传统硅基晶体管相比，具有尺寸极限小、结构可设计、功能可调控等独特优势。然而，分子尺度沟道材料的精确组装、电极与分子的界面耦合以及能级匹配等关键问题，制约了分子晶体管的性能提升和晶圆级集成应用。

清华大学化学系李远副教授团队报道了一种高性能的垂直结构分子晶体管。该晶体管采用自组装单分子层作为沟道材料，并使用顶部石墨烯电极实现外部电控门控，制备产率超过90%，不仅能执行逻辑运算、支持晶圆级集成，还为深入理解分子尺度电荷输运机制提供了多功能的研究平台。

针对该团队对于HOMO型和LUMO型分子结的化学结构及能带结构的验证需求，能谱分析平台采用X射线光电子能谱（XPS）与紫外光电子能谱（UPS）联用技术，对分子结的组成和电子结构进行了分析。XPS测试证实了Au-S键的成功形成，确认分子已接枝到金基底上，清晰且分辨良好的S 2p峰表明，在结区形成了高度密集、有序且直立排列的单分子层。同时，UPS原位测定了自组装单分子层中分子的HOMO能级位置。XPS-UPS联用表征结果为验证自组装单层膜（SAM）的完整性、化学稳定性及能级匹配起到了重要支撑作用。

该成果以“High-performance microelectronic-integratable molecular transistors”为题发表在Nat. Commun. 期刊（2026, 17:5871），作者在文中对能谱分析平台的表征支撑进行了致谢。

图1 李远副教授团队垂直结构分子晶体管研究成果（SI）截图