НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Молекулярные логические элементы Дж. М. Тур, М. Рид[38]

Использование новейших методов микросоединений и самосборки позволило провести исследования электронного переноса в молекулярных системах [46, 47]. В частности, проводились измерения электронной проводимости через молекулы, прикрепленные концами к поверхностям в различных условиях: на щупе СТМ, в нанопорах специально обработанного кремния [48] и между зон­дами СТМ [8, 49]. В экспериментах со сближением зондов было показано, что через отдельную молекулу может протекать ток до 0,1 мкА [8]. Однако во всех описанных выше случаях электронные характеристики молекул соответствуют простым диодам, что делает их непригодными для применения в электронных схемах. Лишь недавно исследователям удалось создать достаточно большие и практически пригодные электронные устройства, в которых молекулы явля­ются активными компонентами, поскольку проявляют обратимость переклю­чения [50].

Характерной особенностью данного процесса изготовления наноразмерных устройств является то, что в нем участвует небольшое число молекул (около 1000), что исключает возможность появления дефектов (в частности, микроот-

Верстий), обычно препятствующих проведению точных измерений электронно­го переноса через мономолекулярный слой. Разработанный метод показал воз­можность надежного контроля над состоянием поверхности и высокую устойчи-

TOC \o "1-3" \h \z NH2 NHAc /Г\ _ ^ NHAC

-О - ЬСГ^

69% ОгН г Cul, NEt3,42% з

Nh2

1.2нАп

W =103нА

800.0пА - (2 бОО. ОпА - 400.0ПА -

200.0пА -

0.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Напряжение, В

Рис. 6.7. Вольт-амперная характеристика устройства Аи-(2'-амино-4-этинилфенил - 4'-этинилфенил-5'-нитро-1-бензолтиолат)-Аи при 60 К. Пиковая плотность тока = 50 А/см2, ОД С = 400 мкОм - см2, отношение PVR составляет 1030:1 [50] (© 1999 American Association for the Advancement of Science).

Вость созданных внутренних контактов. Метод позволяет производить наноуст­ройства в достаточном количестве и с достаточной эффективностью, что дает возможность получать статистически достоверные результаты (рис. 6.5).

Активные компоненты электронных схем были синтезированы методом, показанным на рис. 6.6, из органических соединений, осажденных на золотой подложке. Вольт-амперная характеристика (при 60 К) полученных устройств Au-(lc)-Au, приведенная на рис. 6.7, полностью обратима при изменении на­правления смещающего напряжения. Эти данные являются первым прямым экспериментальным доказательством наличия достаточно большого отрица­тельного дифференциального сопротивления (ОДС) в устройствах, где моле­кулы образуют активную зону, внутри которой отношение пик-долина (peak - to-valley ratio, PVR) превышает 1000:1. Помимо очевидных преимуществ, связанных с исключительно малыми размерами, такие структуры по своим ра­бочим характеристикам значительно превосходят распространенные кремние­вые устройства и квантовые твердотельные схемы с гетероструктурами и резо­нансным туннелированием, у которых указанное отношение редко превышает

100:1.