Study of miniaturized structure devices by single atoms and molecules manipulation

单原子、分子操控的微型化结构器件研究

基本信息

批准号：
18J14221
负责人：
手面学
金额：
$ 0.96万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコンデバイステクノロジーの限界を打ち破り、新機能性極限デバイス開発を目指す。この分野の大きな問題点は、材料を調べる手法が限定的だったこと、およびデバイスの主構成分子が限られていたことである。これに対し、平成30年度は以下の問題に取り組んだ。(1) 観察条件の拡張：これまで開発してきた「その場電子顕微鏡法」をさらに改善し、新しい機能を加え、実用時の環境や特殊な環境を再現し、極限デバイスの構造と諸特性を研究する基礎を築いた。具体的には、常温だけであった観察温度を選択的に制御する電子顕微鏡内加熱機能を開発した。この手法を用いて、1350 Kの高温環境下で幅が数ナノメートルの金属配線が変形、破壊する過程を原子レベルで観察した。1350 Kの高温環境下では、室温のときとは異なり金属配線のネック部分が自己修復した。これらの成果を国際学会（MRS Fall Meeting & Exhibit-2018等）で報告した。(2) 単一ナノカーボン（カーボンナノカプセル）分子デバイス研究の拡張：これまで研究してきた単一カーボンナノカプセル分子デバイスでは、デバイス設計の基礎となる界面構造と界面接触抵抗率の関係がわかっていなかった。平成30年度は、それらの関係を実験および理論計算を用いて調べた。金属とカーボン層界面の構造が変化すると界面接触抵抗率が変化した。この数～数十平方ナノメートルサイズの界面の接触抵抗率は、平方マイクロメートルサイズ以上の界面のそれと比べ、1/10000程度であった。さらに、界面のナノサイズ化による接触抵抗率の減少は、マイクロサイズ以上のときとは異なるナノサイズ界面固有の電気伝導機構によって発現することが明らかになった。これらの成果を国際学会（MRS Fall Meeting & Exhibit-2018等）で報告した。

目的是通过击败硅Devi牛排学的极限来开发新的功能性超级设备。该领域的主要问题是检查材料的方法是有限的，并且设备的主要分子受到限制。另一方面，在2018年，我们研究了以下问题。（1）观察条件的扩展：到目前为止我们已经开发的“电子显微镜方法”将进一步改善，添加新功能，实用环境和特殊环境，并且极端设备的结构和特征是结构和结构和特征极端设备的特征。具体而言，开发了仅在室温下选择性控制观测温度的电子显微镜加热函数。使用这种方法，我们观察到在原子水平1350 K的高温环境中使用几种纳米变形和破坏金属接线的过程。在1350 K的高温度环境中，与室温不同，金属接线的颈部部分是自我修复的。这些结果由国际学会（秋季夫人会议和展览-2018等）报告。（2）单纳米 - 碳（碳纳米胶囊）分子设备研究扩展：在我们到目前为止研究的单个碳纳米胶囊分子设备中，我们知道表面结构之间的关系，这是设备设计的基础，并且是面部触点的基础阻力。在2018年，使用实验和理论计算对这些关系进行了检查。当金属和碳层的结构发生变化时，界面接触电阻率会发生变化。与方形千分尺尺寸或更高的接口相比，该数字的接触电阻率对几十平方纳米的大小约为1/100,000。此外，已经表明，由于界面的纳米化引起的接触电阻率的降低是由纳米化特异性电导传导机制表达的，该机制与Microsiz或更高时不同。这些结果由国际学会（秋季夫人会议和展览-2018等）报告。

项目成果

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通讯作者：

Structure and Electrical Properties of Interfaces between a Carbon Nanocapsule and Metal Electrodes Studied by In Situ Transmission Electron Microscopy

原位透射电子显微镜研究碳纳米胶囊与金属电极界面的结构和电学性质

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shogo Kikuchi;Manabu Tezura*;Masao Kimura;Norio Yamaguchi;Satoshi Kitaoka;and Tokushi Kizuka;Manabu Tezura* and Tokushi Kizuka
通讯作者：
Manabu Tezura* and Tokushi Kizuka

evelopment of High-Temperature Deformation In Situ Transmission Electron Microscopy

高温变形原位透射电子显微镜的研究进展