分子-電極接合の界面制御技術の開発

分子-电极连接界面控制技术的发展

基本信息

批准号：
18041011
负责人：
谷口正輝
金额：
$ 2.82万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

電極-分子界面が、電極-分子-電極接合の電気特性・デバイス特性を支配する要因の一つであるため、電極-分子界面と電気特性の相関の解明はナノスケール分子エレクトロニクスを実現する上で極めて重要である。本年度は、金-セレン界面の電子状態評価と、金-硫黄と金-セレンを電極-分子界面に持つ単分子の電気伝導測定を行い、界面と伝導性の相関を調べた。金電極上にベンゼンセレノールの単分子膜を形成し、走査型トンネル顕微鏡(STM)による観察を行い、得られたSTM像を元に第一原理による界面の電子状態計算を行った。STM観察の結果、ベンゼンセレノールは特異的な周期性を持つ自己組織化構造を形成することが明らかとなった。また、電子状態計算は昨年得られた光電子分光測定の結果と定性的に一致しており、この界面が金属的であることが示唆された。金-硫黄界面、金-セレン界面を持つ接合系として、それぞAu-TTF-AuとAu-TSF-Auを用いて、これらの単分子接合の電気伝導を機械的破断接合(MCBJ)により測定した。単分子伝導計測に先立ち、電極-分子-電極接合を長時間安定に保持することができるMCBJを開発した。ナノ加工により作製した金属細線を用いることで、従来の10000倍の長時間安定に電極-分子-電極接合を保持できるナノMCBJの開発に成功した。開発したナノMCBJを用いて電気伝導測定を行ったところ、TTF単分子の電気伝導は24mGo(Go:量子化コンダクタンス)であり、TSF単分子の電気伝導は3mGOであった。金-セレン界面は、金-硫黄界面より電極-分子カップリングが大きく、TSF単分子の電気伝導がTTF単分子の電気伝導より大きくなると予測されたが、金-セレン界面は強結合領域にあるため、TSF単分子の電気伝導が小さくなったと考えられる。

由于电极-分子界面是控制电极-分子-电极结的电学性质和器件性质的因素之一，因此阐明电极-分子界面与电学性质之间的相关性对于实现纳米级分子电子学至关重要。。今年，我们评估了金-硒界面的电子态，并测量了电极-分子界面处金-硫和金-硒单分子的电导率，并研究了界面与电导率之间的相关性。在金电极上形成苯硒酚单分子膜，并使用扫描隧道显微镜（STM）进行观察，根据STM图像，根据第一原理计算界面的电子态。 STM观察表明苯硒酚形成具有特定周期性的自组织结构。此外，电子态计算与去年获得的光电子能谱测量结果定性匹配，表明该界面是金属的。使用Au-TTF-Au和Au-TSF-Au作为具有金-硫界面和金-硒界面的键合系统，通过机械断裂键合（MCBJ）测量了这些单分子键的电导率。在单分子传导测量之前，我们开发了MCBJ，它可以长时间保持稳定的电极-分子-电极连接。通过使用通过纳米加工制造的细金属线，我们成功开发了纳米MCBJ，它可以保持稳定的电极-分子-电极键合，时间比传统方法长10,000倍。当使用开发的纳米MCBJ测量电导率时，TTF单分子的电导率为24mGo（Go：量子化电导），TSF单分子的电导率为3mGO。据预测，金-硒界面处的电极-分子耦合将大于金-硫界面处的电极-分子耦合，并且TSF单分子的电导率将大于TTF单分子的电导率，但金-硒界面处于强耦合区域，因此认为TSF单分子的电导变小。