Автореферат (Исследование электронного транспорта в планарных наноструктурах молекулярного масштаба), страница 5

В работе обсуждены факторы, приводящие кменьшему значению работы выхода в пленке наноэлектрода, чем значение работывыхода с поверхности массивного объемного электрода.В четвертой части пятой главы рассматривается транспорт электронов черезсозданные наносистемы (нанозазоры между электродами и закрепленные в нихнаночастицы).Разработанные в работе методики осаждения и закрепления наночастиц внанозазоре между электродами (глава 4) позволяют говорить о созданиизаконченных наносистем молекулярного масштаба. В некоторых образцах внанозазор попадала сразу группа наночастиц, однако наиболее интереснымоказался случай попадания только одной наночастицы в зазор, фактически былсоздан макет планарного одноэлектронного транзистора с золотой наночастицей вкачестве центрального острова.

Довольно высокий выход годных образцов (более50 %) позволяет изготовить серию прототипов планарных нанотранзисторов наоснове одиночных наночастиц золота с размером 2 – 5 нм.20Для всех образцов проводилось исследование по методам Симмонса иФаулера-Нордгейма. В случае присутствия в зазоре нескольких наночастицнаблюдаемые вольтамперные характеристики можно трактовать как протеканиетуннельного тока через массив гранул проводника, а не как прямоетуннелирование между электродами и наночастицей. Однако гораздо болееинтересными являются характеристики одиночных наночастиц в зазоре.В работе приведены измеренные вольтамперные характеристики такихнанотранзисторов при комнатной температуре (рисунок 9).Рис.

9 Вольт-амперная характеристика нанозазора с золотой наночастицейвнутри при комнатной температуре.Аппроксимация асимптот линейной части этих характеристик на осьнапряжений позволяет определить не размытое флуктуациями значение блокады,которая оказывается равной 300 мВ, что хорошо совпадает с теоретическипредсказанными значениями для комнатной температуры и размера наночастицы3 нм. В работе проведено обоснование вида вольтамперных характеристик ивлияния на них температурных флуктуаций.Таким образом, исследованные вольтамперные характеристики показывают,что транспорт электронов в такой системе носит коррелированный характер, чтоеще раз подтверждает: созданная наноструктура молекулярного масштаба наоснове одиночной малой (2 – 3 нм) наночастицы золота является прототипомпланарного одноэлектронного нанотранзистора, работающего при комнатнойтемпературе.В заключении представлены полученные результаты и выводыдиссертационной работы.21Основные результаты1.

Разработана лабораторная методика получения многослойной (4 слоя)интегрированной системы планарных тонкопленочных (до 15 нм) наноэлектродовс характерным размером 50 нм с предельно малыми зазорами (менее 5 нм) междуними. Данная методика позволяет создавать интерфейсы к одиночным молекуламили наночастицам и строить на их основе элементарные цифровыенаноустройства.2.

Разработана и создана экспериментальная установка, позволяющаяобеспечивать контроль над процессом разрыва тонкопленочных нанопроводов входе электромиграции за счет малого времени обратной связи (20 мкс) ипроводить измерения с высокой чувствительностью (по току - до 100 фА) дляисследования электронного транспорта через сверхвысокоомные наноструктурына основе одиночных молекул или наночастиц.3. Предложена и разработана прецизионная методика и определен диапазонпараметров для управляемого проведения электромиграции в нанопроводах, чтопозволило обеспечить контролируемое серийное формирование малых (менее 5нм) зазоров с выходом годных более 75 %, пригодное для статистического анализаполученных результатов.

Показано ступенчатое изменение проводимости(разрушение одиночных квантовых каналов проводимости) пленки на последнемэтапе проведения процесса электромиграции.4. Предложен способ иммобилизации малых (2 - 3 нм) наночастиц золота внанозазор (3 - 5 нм), позволяющий получать наноструктуры молекулярногомасштаба (например, нанотранзисторы) с выходом годных образцов более 50%.При этом для обеспечения возможности наблюдения наночастиц быларазработана технология и определены параметры получения атомарно гладкихповерхностей (с шероховатостью 0.2 нм на площадях с размерами до 50 - 100 нм)золотых пленок.5.

Экспериментально исследован транспорт электронов через разнообразныесистемы на основе наночастиц, в том числе через цепочки наночастиц иодиночные наночастицы. Исследованы транспортные характеристики полученнойнаноструктуры молекулярного масштаба: наноэлектрод-наночастица золота (2 - 3нм) - наноэлектрод. Показано, что в такой структуре при комнатной (300 К)температуре наблюдается коррелированный транспорт электронов.22Список публикаций по теме диссертациистатьи в рецензируемых журналах:1. Stepanov A.S., Soldatov E.S., Snigirev O.V. , "Implementation of moleculartransistor electrodes by electromigration", J.

Supercond Nov Magn, 2011, vol. 24, num.1-2, p.1087-1093.2. Солдатов Е.С., Сапков И.В., Степанов А.С., "Методы создания иисследованиямономолекулярныхтранзисторов",Радиоэлектроника.Наносистемы. Информационные технологии, 2011, том 3, номер 2, с.38-583. С. А Дагесян, Е. С. Солдатов, А. С. Степанов, "Изготовление предельномалых зазоров в металлических нанопроводах и исследование их характеристик",Известия РАН.

Серия физическая, 2014, том 78, номер 2, с.211-215публикации в рецензируемых трудах конференций:4. Kuturov A. N., Soldatov E. S. and Stepanov A. S., "Creation of nanometer gapsbetween thin-film metal electrodes by the method of electromigration", Proc. SPIE,2008, vol. 7025, p.70250Q-1-70250Q-105. Stepanov A. S., Soldatov E. S. and Snigirev O. V., "Formation of moleculartransistor electrodes by electromigration", Proc. SPIE, 2010, vol. 7521, p.752112-1752112-86. Stepanov A. S., Soldatov E. S. and Snigirev O.

V., "Fabrication of integratedelectrodes of molecular transistor by lithographic techniques and electromigration",Proc. SPIE, 2012, vol. 8700, p.87000C-1-87000C-5тезисы докладов на международных конференциях:7. Степанов А.С., Кутуров А.Н. "Создание зазоров нанометрового масштабамежду тонкопленочныи электродами методом электромиграции" XIVМеждународной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых«Ломоносов 2007»8. Stepanov A.S., Soldatov E.S., Snigirev O.V., "Formation of moleculartransistor electrodes by electromigration", Proceedings of International Conference onSuperconductivity and Magnetism (ICSM 2010), Antalia-Turkey, 25-30 April 2010,p.48.9.

С. А. Дагесян, Е. С. Солдатов, А. С. Степанов, "Изготовление предельномалых зазоров в металлических нанопроводах и исследование их характеристик",XIV Всероссийская научная школа-семинар «Физика и применение микроволн»(«Волны-2013»), секция 1, П1-3, с.10.23.