アリファティックSAMに基づいた金属-分子-金属の接合点における接触抵抗:表面リンク器と金属加工機能の影響
Jeremy M Beebe1, Vincent B Engelkes, Larry L Miller
1Department of Chemistry, University of Minnesota, Minneapolis, Minnesota 55455, USA.
Journal of the American Chemical Society
|September 19, 2002
まとめ
分子トンネルの結合は,様々な金属コンタクトと自己組み立てモノレイヤを使用して作成されました. 接触抵抗は,金属加工の機能とリンクアーのタイプに依存し,フェルミレベルがHOMOに近いことを示します.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 表面化学について
- 凝縮物質物理学 凝縮物質物理学
背景:
- 分子電子は,単一の分子を電子部品として使用することを目的としています.
- 分子層を通しての電荷輸送の理解は,デバイスの開発に不可欠です.
- 金属-有機界面は,分子結合の電子特性に大きな影響を与える.
研究 の 目的:
- 分子トンネル交差点における接触抵抗を調査するために.
- 金属の加工機能と交差点抵抗の関係を見極めるために.
- 接触抵抗に対する異なる分子結合剤 (チオール対イソニトリル) の効果を調査する.
主な方法:
- アルカンエチオールとアルカンイソニトリル自己組み立てモノレイヤを使用した分子トンネル結合の形成.
- 導管探査機原子力顕微鏡 (CP-AFM) を用いて交差点の製造.
- アルカン鎖の長さの関数として,低バイアスの交差点抵抗を測定する.
主要な成果:
- 接触抵抗 (R0) は,鎖の長さをゼロに推算することによって決定された.
- R0は金属接触型 (Ag,Au,Pd,Pt) に強い依存を示した.
- R0は金属加工機能の増加とともに減少した (R0,Ag > R0,Au > R0,Pd > R0,Pt).
- イソニトリルリンクは,チオールリンクと比較して,ゴールドジャンクションで約10%低いR0をもたらしました.
結論:
- 分子結合のフェルミレベルは,最も低い空の分子軌道 (LUMO) よりも,最も高い占有分子軌道 (HOMO) に近い位置に位置しています.
- 金属加工機能は,分子結合の接触抵抗を決定する上で重要な要因です.
- 分子リンク器の選択は,交差点の特性を調整するために最適化することができます.
関連する概念動画
Metallic Solids
Metallic solids such as crystals of copper, aluminum, and iron are formed by metal atoms. The structure of metallic crystals is often described as a uniform distribution of atomic nuclei within a “sea” of delocalized electrons. The atoms within such a metallic solid are held together by a unique force known as metallic bonding that gives rise to many useful and varied bulk properties.
All metallic solids exhibit high thermal and electrical conductivity, metallic luster, and malleability. Many...
All metallic solids exhibit high thermal and electrical conductivity, metallic luster, and malleability. Many...
Metal-Ligand Bonds
The hemoglobin in the blood, the chlorophyll in green plants, vitamin B-12, and the catalyst used in the manufacture of polyethylene all contain coordination compounds. Ions of the metals, especially the transition metals, are likely to form complexes.
In these complexes, transition metals form coordinate covalent bonds, a kind of Lewis acid-base interaction in which both of the electrons in the bond are contributed by a donor (Lewis base) to an electron acceptor (Lewis acid). The Lewis acid in...
In these complexes, transition metals form coordinate covalent bonds, a kind of Lewis acid-base interaction in which both of the electrons in the bond are contributed by a donor (Lewis base) to an electron acceptor (Lewis acid). The Lewis acid in...
Metal-Semiconductor Junctions
The contact of metal and semiconductor can lead to the formation of a junction with either Schottky or Ohmic behavior.
Schottky Barriers
Schottky barriers arise when a metal with a work function (Φm) contacts a semiconductor with a different work function (Φs). Initially, electrons transfer until the Fermi levels of the metal and semiconductor align at equilibrium. For instance, if Φm > Φs, the semiconductor Fermi level is higher than the metal's before contact. The semiconductor's...
Schottky Barriers
Schottky barriers arise when a metal with a work function (Φm) contacts a semiconductor with a different work function (Φs). Initially, electrons transfer until the Fermi levels of the metal and semiconductor align at equilibrium. For instance, if Φm > Φs, the semiconductor Fermi level is higher than the metal's before contact. The semiconductor's...
Biasing of Metal-Semiconductor Junctions
Biasing metal-semiconductor junctions involves applying a voltage across the junction. Specifically, the metal is connected to a voltage source, while the semiconductor is grounded. This technique is essential for controlling the direction and magnitude of current flow in electronic devices, including diodes, transistors, and photovoltaic cells.
In Schottky junctions, where the semiconductor is n-type, applying a positive voltage to the metal relative to the semiconductor reduces its Fermi...
In Schottky junctions, where the semiconductor is n-type, applying a positive voltage to the metal relative to the semiconductor reduces its Fermi...


