ブレークジャンクションとは、原子間距離（ナノメートル未満）程度の非常に狭い隙間で隔てられた2本の金属線からなる電子デバイスです。これは、物理的に金属線を引き離すか、化学エッチングやエレクトロマイグレーションによって実現できます。[1] 金属線が破断すると、接合部の電気抵抗を監視することで、電極間の距離を間接的に制御できます。
ギャップ形成後、その幅は金属接点が載る基板を曲げることで制御できる場合が多く、ピコメートル単位の精度で制御できる。[2]
破壊過程における典型的なコンダクタンス対時間曲線（コンダクタンスは単に電流を印加電圧バイアスで割った値）は、2つの領域を示す。1つ目は、破壊接合が量子点接触で構成されている領域である。この領域では、コンダクタンスは、電子電荷（− e）とプランク定数で表されるコンダクタンス量子 に等しいステップで減少する。コンダクタンス量子の値は 7.74 × 10 −5ジーメンスで、これは約12.9 kΩの抵抗増加に相当します。これらの段階的な減少は、電極が引き離されるにつれて、2つの電極間を架橋する単原子幅の金属ストランドの数が減少する結果であると解釈されます。各ストランドのコンダクタンスはコンダクタンスの量子に等しいです。ワイヤが引っ張られると、ネック部分は細くなり、含まれる原子ストランドの数は減少します。ネック部分が再構成されるたびに（これは突然起こります）、コンダクタンスの段階的な減少が観察されます。電流測定から推定されたこの像は、電流測定と組み合わせた破壊プロセスの「その場」TEM画像によって確認されました。[3] [4]
第二の状態では、導線がさらに引き離されると、伝導率は伝導量子よりも低い値にまで低下します。これはトンネル状態として知られており、電子は電極間の真空をトンネルします。
使用
ブレークジャンクションは、単一分子を研究するために電気的接触を作るために使用されます。[2] [5] [6]
参考文献
注記
- ^ 「分子エレクトロニクスからプロテオニクスへ：バイオマーカー検出のためのブレークジャンクション - IEEE Life Sciences」IEEE 2009年4月11日。2011年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年11月29日閲覧。
- ^ ab "Phys. Rev. Lett. 99, 026601 (2007): Tuning the Kondo Effect with a Mechanically Controllable Break Junction". Prl.aps.org. 2013年2月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年11月29日閲覧。
- ^ 大西 秀次、近藤 雄三、高柳 健 (1998). 「個々の列に懸架された金原子を通る量子化コンダクタンス」Nature . 395 (6704): 780. Bibcode :1998Natur.395..780O. doi :10.1038/27399. S2CID 4370395.
- ^ V. Rodrigues, T. Fuhrer, D. Ugarte (2000). 「金ナノワイヤの量子伝導における原子構造の特徴」 . Physical Review Letters . 85 (19): 4124–7 . Bibcode :2000PhRvL..85.4124R. doi :10.1103/PhysRevLett.85.4124. PMID 11056640.
- ^ 「真空中における単分子測定のためのリソグラフィック機械ブレークジャンクション：可能性と限界」Iopscience.iop.org . 2011年11月29日閲覧。
- ^ “Phys. Rev. B 79, 081404 (2009): Probing charge transport in single-molecule break Junctions using inelastic tunneling”. Prb.aps.org. 2012年7月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年11月29日閲覧。
