ナノコンタクトの量子伝導と非線形性の研究

纳米接触中的量子传导和非线性研究

• 批准号: 03J52361
• 负责人: 吉田 誠
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J52361/
• 关键词: TEM-STM; 非線形性電流-電圧特性; 同時計測; 三次関数; 熱膨張; 電極間距離間距離変化; 熱伝導方程式; ナノコンタクト、ナノワイヤー; 電流-電圧特性; 非線形性; 超高真空透過型電子顕微鏡; 同時観察; コンタクト形状変化; 電極間距離変化; 電流依存; ナノコンタクト; 貴金属; コンダクタンス非線形性; ドルーデモデル

本研究は、走査型トンネル顕微鏡組込み式透過型電子顕微鏡(TEM-STM)を用い、金ナノコンタクト形状とコンダクタンスの同時観察を行った。これにより、量子化コンダクタンスを確かめ、金属ナノコンタクトが示す非線形性電流-電圧(I-V)特性の原因を解明した。昨年度の研究では、ナノコンタクトのくびれ部分が1nm程度と短いコンタクト(ポイントコンタクト)は、電圧、電流増加に伴いコンタクト幅が増加し、非線形性I-V特性が現れることを明らかにした。今年度の研究では、ナノコンタクト幅の変化を引き起こす原因解明について調べた。その結果、ナノコンタクトに印加する電圧が増加すると電力(=電圧×電流)に比例して電極間距離が近づく現象をTEM観察により明らかにした。この近づきにより、短いナノコンタクトではコンタクト部分の断面積が増加し、三次関数的な非線形性電流-電圧特性が現れることを明らかにした。さらに、この電極間距離変化は、電極の熱膨張により現れることを明らかにした。ナノコンタクト周辺の電極部で熱が発生し、電極が熱膨張するという仮定から、熱伝導方程式を解き電極間距離変化が電力量に比例する結果を理論的に説明した。また、熱膨張の検証実験では階段状に印加電圧を変化させることで、電圧変化に対する電流、電極間距離変化量の時間依存性をTEM観察した。その結果、電極間距離の近づく量は時間経過と共に指数関数的に減少し、ある一定値に飽和する結果を見出した。熱伝導方程式から得た式をこの実験結果にFittingすると、ナノコンタクト-電極の接触部周辺(〜0.1mm)で熱が発生し、温度が0.01[K]程度上昇することが明らかになった。このとき、熱は電極のマクロ領域(〜6mm)まで伝導し、電極の熱膨張を考慮することで、電極間距離が約0.5nm近づくと説明した。このように、本研究は電極の熱膨張効果による電極間距離の近づきが非線形性I-V特性の原因であることを明らかにした。本研究で明らかになった熱膨張効果は、近年注目を浴びている単分子伝導計測やナノ材料の電気計測に対する課題を提示したものであり、ナノ領域の研究における重要な研究結果である。

In this study, the walk-through TEM-ST micromirror group was used. M) を Use the い, 金ナノコンタクトShape とコンダクタンスの at the same time look at the を行った. The causes of non-linear current-voltage (I-V) characteristics are explained in the following: Yesterday's research on the part of the 1nm level short いコンタクト (ポイントコンタクト) ), electric pressure, current increase and current increase, nonlinear I-V characteristics, and non-linear I-V characteristics. This year's research is the reason for the explanation of the reasons for the changes in the research.そのRESULT, ナノコンタクトにINDICAする电voltageがincreaseすると电(=电voltage×电The flow) is proportional, the distance between the electrodes is close, and the phenomenon is observed by TEM. The cross-sectional area of the short いナノコンタクトではコンタクト part has increased The non-linear current-voltage characteristics of the added and cubic numbers are shown in the figure. The distance between the electrodes has changed, and the thermal expansion of the electrodes has changed.ナノコンタクトaround 辺の热が発生し、Thermal expansion of the electrode するという仮定から、 The thermal conductivity equation is solved and the distance between the electrodes is changed and the electric power is proportional and the result is explained by the theory.また、Thermal expansion test の検 Certificate 実験では stage state にPrint power pressure を変化させることで、Electricity The time dependence of pressure change, current change, and distance change between electrodes was observed by TEM. The result is that the distance between the electrodes is close, the amount of time is passed, the index is reduced, and the constant value is saturated, and the result is visible. The thermal conductivity equation is obtained by the formula and the result is the fitting part of the fitting and the contact part of the electrode. The circumference (~0.1mm) is not as hot as the heat, and the temperature is not as high as 0.01[K].このとき, the area of ​​​​the hot electrode のマクロ (~6mm) まで伝し, the thermal expansion of the electrode することで, the distance between electrodes がapproximately 0.5nm close づくと explanation した. This study is based on the thermal expansion effect of the electrodes, the close distance between the electrodes, and the reason for the nonlinear I-V characteristics. This study focuses on the thermal expansion effect of the thermal expansion, and the electrical conductivity measurement of the single molecular conductivity of the bathtube material that has attracted attention in recent years.気 Measurement and Measurement Project Tips and Research in the Field and Important Research Results.

项目成果

Non-linear Current-Voltages Curves of Noble Metal Quantum Point Contacts

贵金属量子点接触的非线性电流电压曲线

• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 44
• 作者: Makoto Yoshida et al.