その場電子顕微鏡法による金属ナノメートル接点の構造と物性の研究

原位电子显微镜研究金属纳米触点的结构和物理性能

• 批准号: 08J03271
• 负责人: 松田 知子
• 金额: $ 0.77万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J03271/
• 关键词: その場電子顕微鏡; 原子直視観察; ナノメートル接点; バリスティック伝導; コンダクタンスの量子化; すべり変形過程; 電流-電圧特性; エレクトロマイグレーション

本研究では,申請者の研究室で開発された走査プローブ顕微鏡の機能を複合した透過電子顕微鏡によるその場電子顕微鏡法を用いて,金とパラジウムそれぞれのナノメートルサイズの接点(ナノ接点)を作製し,その原子ダイナミクスと諸特性の対応関係を明らかにすることを目的としている.本年度は以下の2点について実験した.1.室温・高真空中で引っ張り変形させた金ナノ接点に交流電圧を印加し,そのときの構造変化と電流-電圧特性を解析した.その結果,金ナノ接点の電流-電圧特性には非線形性が現れることがわかった.この非線形性は,ナノ接点の最小断面積に依存して変化することが見出された.これまで用いられてきたコンダクタンス測定だけの実験手法では,金属ナノ接点の電気伝導に寄与する構造変化は不明であり,計算による予測にとどまっていたが,本研究により,金属ナノ接点の電気伝導特性の変化に対応する原子レベルの構造ダイナミクスが直接明らかになった.2.室温における金ナノ接点のコンダクタンスの量子化の崩壊について調べるため,接点に印加する電圧を徐々に増加させてエレクトロマイグレーションが発生する過程を観察した.このとき,同時にコンダクタンスと接点に作用する力を測定した.その結果,金ナノ接点のエレクトロマイグレーションは従来報告されている臨界電圧よりも低い値で生じることがわかった.また,エレクトロマイグレーション発生中に,原子がナノ接点に集積し圧縮応力が作用することによるすべり変形が観察された.本研究により,バリスティック伝導性を失いコンダクタンスの量子化が崩壊したときの金ナノ接点の構造ダイナミクスと電気伝導・機械的特性の対応関係が直接明らかになった.以上,申請時の研究計画に記載された当該年度の目的は達成された.初年度の報告と併せて,当初の計画時よりも期待以上の成果が得られ,これらは金属ナノ接点の一般則を導くきっかけとなるものである.

This study aims to investigate the function of micromirrors and the application of field electron micromirrors in the laboratory of the applicant. The purpose of this study is to clarify the relationship between the properties of micromirrors and their atomic properties. This year, the following two points have been achieved: 1. Analysis of AC voltage, structure change and current-voltage characteristics of metal contacts at room temperature and high vacuum. As a result, the current-voltage characteristics of the metal contacts are non-linear. This non-linear property depends on the minimum cross-sectional area of the contact. This paper presents a method for determining the electrical conductivity of metal contacts. 2. Investigation of the process of the development of the quantized breakdown of the metal contact at room temperature. At the same time, the force acting on the contact is measured. As a result of this, the gold contacts are reported to have a critical voltage at a low value. In the process of development, atoms accumulate and contract. In this study, the relationship between the quantum structure of the metal contact and the electrical conductivity and mechanical properties is directly explained. Above, the research plan at the time of application was recorded when the objectives for the year were achieved. The first year's report and the original plan are expected to achieve the above results.

项目成果

Structure and Tensile Force of Nanometer- and Atomic-Sized Gold Contacts during Conductance Feedback Control

电导反馈控制过程中纳米和原子尺寸金触点的结构和张力

• 发表时间: 2009
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48
• 作者: 濱岡範光;ら;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda
• 通讯作者: Tomoko Matsuda

Structures of Nanometer-Sized Gold Contacts

纳米金触点的结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 濱岡範光;ら;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda
• 通讯作者: Tomoko Matsuda

コンダクタンスを帰還回路制御した金ナノ接点の構造と強度

反馈电路电导控制的金纳米触点的结构和强度

• 发表时间: 2008
• 作者: 濱岡範光;ら;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;松田知子
• 通讯作者: 松田知子

Slip Sequences during Tensile Deformation of Palladium Nanocontacts

钯纳米触点拉伸变形过程中的滑移序列

• 发表时间: 2009
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48
• 作者: 濱岡範光;ら;Tomoko Matsuda
• 通讯作者: Tomoko Matsuda

Conductance Feedback Control of Gold Nanocontacts

金纳米触点的电导反馈控制

• 发表时间: 2009
• 作者: 濱岡範光;ら;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda;Tomoko Matsuda
• 通讯作者: Tomoko Matsuda