ナノ接点のその場観察とノイズ解析によるコンダクタンスおよび透過率の動的計測

通过纳米接触的原位观察和噪声分析动态测量电导和透射率

• 批准号: 15K13269
• 负责人: 谷中 淳
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K13269/
• 关键词: ショットノイズ解析; ナノ接点; 走査トンネル顕微鏡; 有機分子; 電気伝導特性; 酸化タングステンナノワイヤー; 透過型電子顕微鏡

微細素子は、その特性を決定する物質と電子を注入するナノメートルサイズの電極で構成されているため、ナノ接点部の構造と物性を同時に観察する必要がある。ナノ接点の構造、透過率およびコンダクタンスを同時に観察し、これらの関係から、ナノ接点の物性を解明するため、極低温装置を必要としない新しい室温下ショットノイズ解析の手法開発を行った。室温下ショットノイズ解析は、電圧印加部、高周波測定部、ロックイン検波部およびこれらの同期システムで構成されるが、27年度までに電圧印加部、高周波測定部の開発は終了したので、新しい実験手法によって電極構造や分子の構造が可視化できるようになった走査トンネル顕微鏡を用いた有機分子の電気伝導特性の研究に、室温下ショットノイズ解析の手法を導入するため、走査トンネル顕微鏡に、トンネル電流の測定と同時に数百MHz～2GHzの信号を測定できるように装置の改良を行った。また、実際に走査トンネル顕微鏡を用いた有機分子の電気伝導特性へ室温下ショットノイズ解析の手法を導入した場合に得られるコンダクタンスとそのノイズについて予測を立てるため、可視化した電極間の分子構造とコンダクタンスの関係から第一原理計算を用いて分子の構造とコンダクタンスを計算し、電極と分子間の透過率と分子の構造について予測した。この結果から、高周波測定部にはスペクトルアナライザと共にショットノイズの平均値をサンプリングレート1kHzで測定するパワーメーターが必要となったため導入した。

由于细元素由确定其性质和纳米尺寸的电极注入电子的材料组成，因此有必要同时观察纳米接触部分的结构和物理特性。为了同时观察纳米接触点的结构，透射率和电导，从这些关系中，我们开发了一种新的方法来分析在室温下的射击噪声，这不需要低温设备。室温射击噪声分析包括电压施加部分，高频测量部分，锁定检测部分和这些同步系统，但是到2015财年，电压申请部分的开发和高频测量部分已完成，因此，为了介绍一种用于研究有机分析的循环噪声的方法，以便引入一种方法，以介绍一种方法。通过新的实验方法可见的电极和分子，将设备改进到扫描隧道显微镜，以便可以通过隧道电流测量同时测量几百MHz到2GHz的信号。此外，为了预测室温下的射击噪声分析方法实际上使用扫描隧穿显微镜将射击噪声分析方法实际引入有机分子的电导率特征中，基于第一原理计算的分子结构和电导率之间的关系和电导率之间的关系，计算了分子的结构和电导率预测。该结果是在高频测量部分中引入的，以及一个功率计，该功率表需要以1KHz的采样率以及光谱分析仪进行测量的平均射击噪声。

项目成果

Consideration of Molecular Dynamics in Single-Molecule Junction Observed by Dynamic Probe Method

动态探针法观察单分子连接中分子动力学的思考

• 发表时间: 2016
• 作者: Atsushi Taninaka;Shoji Yoshida;Yoshihiro Sugita;Tomoki Katayama Osamu Takeuchi;and Hidemi Shigekawa
• 通讯作者: and Hidemi Shigekawa

Measuring bending stiffness of nanowires using force probe under electron microscope

在电子显微镜下使用力探针测量纳米线的弯曲刚度

• 发表时间: 2015
• 作者: A. Taninaka;G. Yazaki;T .Iijima;and O. Takeuchi
• 通讯作者: and O. Takeuchi

3D Dynamic Probe Analysis of 4,4’-Bpyridine Single-Molecule Junction

4,4’-B吡啶单分子连接的 3D 动态探针分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Sugita;T. Katayama;S. Yoshida;A. Taninaka;O. Takeuchi;and H. Shigekawa
• 通讯作者: and H. Shigekawa

Three dimensional conformational dynamics in single molecular junction studied by Scanning Tunneling Microscopy

通过扫描隧道显微镜研究单分子连接的三维构象动力学

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Katayama;Y. Sugita;S. Yoshida;A. Taninaka;O. Takeuchi and H. Shigekawa
• 通讯作者: O. Takeuchi and H. Shigekawa