Siナノワイヤの再配列構造とバリスティック伝導の研究

硅纳米线重排结构及弹道传导研究

基本信息

批准号：
12740178
负责人：
大島義文
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコンナノワイヤのコンダクタンスを計測するには、原子レベルのコンタクトや、原子レベルのサイズをもつナノワイヤの作製するとともに、それらのシリコン表面が清浄であることが必要と考えた。これらの点を達成するため、始めに、縦横0.1-0.2mm、長さ10mmの細長い棒状のシリコンを固定し、超高真空内にて、イオンシニングや通電加熱による表面の清浄化がおこなえるホルダーを開発した。このホルダーは、ナノコンタクトを作るためのピエゾ駆動が取り付けられており、最大16μm試料を動かすことが出来る。また、このホルダー専用のイオンシニングや通電加熱がおこなうチャンバーを立ち上げ、イオンシニングによる薄膜化も行った。さらに、オシロスコープ・電源をパソコンで制御することにより、400μsec.の時間分解能で、±0.1G_0の誤差で観測できる測定系を作成した。コンダクタンスヒストグラムより、1G_0以下に多数のピークが見られること、1.0, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 3.0, 3.9, 4.4, 5.7Goに顕著なピークがわかった。特に、2G_0ピークが大きいのが特徴である。シリコンは金属と異なり、フェルミ面がバレー構造をもつため、結合方位により伝導電子の振る舞いが大きく異なることが考えられる。1G_0程度のコンダクタンスは、原子1個の接点によって得られると仮定すると、原子1個の結合は、様々な方位があるため、1G_0以下に多数のピークが見られると説明できる。一方、高次になると、接点の原子の数が増えるため、結合の強い配向性を考えると原子配列が決まってくるため、とびとびの値しかとらなくなると説明できる。特に、2G_0ピークが大きいのは、バレー縮退が現れていると考えられ、室温においても量子化コンダクタンスが得られている思われる。

我们认为，为了测量硅纳米线的电导，有必要制造具有原子大小的原子接触和纳米线，并清洁这些硅的表面。为了达到这些点，我们首先开发了一个持有人，该支架可以固定长，长，杆状的硅的长度为0.1-0.2 mm，长度为10 mm，并允许在超高真空中通过离子犯罪和电加热进行表面清洁。该支架装有压电驱动器以制造纳米角色，从而使样品的运动高达16μm。此外，设置了一个专用于该支架的室，用于离子犯罪和电加热，并且还通过离子罪进行稀疏。此外，通过使用个人计算机控制示波器和电源，可以在400μsec的时间分辨率的情况下以±0.1G_0观察的测量系统。电导直方图显示，在1G_0以下发现了许多峰，并且在1.0、1.3、1.5、1.8、2.0、2.2、2.4、3.0、3.0、3.9、4.4和5.7GO下发现了显着峰。特别是它的特征是它具有较大的2G_0峰值。与金属不同，硅具有带有费米表面的齐射结构，因此认为导电电子的行为明显不同，具体取决于耦合方向。假设通过一个原子的触点获得了约1G_0的电导，则可以解释说，由于一个原子的键具有各种取向，因此可以在1G_0以下看到许多峰。另一方面，当涉及高阶时，接触时的原子数量增加，考虑到键的强度，确定原子排列，可以解释说只有奇数值才能采取奇数。特别是，大型2G_0峰被认为是射出脱位的外观，即使在室温下，量化电导也可能达到。