ナノリンク分子による二重トンネル接合素子の電気伝導の解明

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本研究では、ナノメートルオーダのギャップを持つ固定電極をナノリンク分子により修飾することにより機能性分子あるいは金属微粒子をクーロン島として有する二重トンネル接合を作製し、機能性分子・金属微粒子と固定金属電極間に働く相互作用をナノリンク分子により制御した単分子素子において再現性のあるI-V特性を計測し、ナノリンク分子接合における電気伝導機構を解明することを目的とした。無電解めつきを用いてナノギャップ電極を作製するプロセスを確立し、5nm以下のナノギャップ電極を41%の歩留まりで作製することに成功した(Applied Physics Letters, 91 (2007) 203107)。また、シリコン基板上に作製したカンチレバー上にアルカンチオール分子を保護基として有する金ナノ粒子を置き、走査型プローブ顕微鏡のプローブを用いてSTS測定を行った際、カンチレバーの振動(周波数f=86MHz)に伴って一つずつ電子ならびにホールが逐次転送されるクーロンブロッケードエレクトロンシャトル素子として動作し、2ef(e:素電荷)の電流が流れることを初めて明らかにした(Applied Physics Letters, 91(2007)053120)。さらに、無電解めっきにより作製したナノギャップ電極間にアルカンチオール保護金ナノ粒子を埋め込むことにより、80Kにて明瞭なクーロンダイヤモンドを確認し、単一電子トランジスタとして機能することを明らかにした。