Наноқұрылымды үзіліс байланысының қасиеттері мен қолданылуы
Break junction
Жұлындық торап – наноөлшемдегі металл сымдардан тұратын электрондық құрылғы. Сымдарды үзу арқылы, кедергіні бақылап, аралықты пикометрлік дәлдікпен реттеуге болады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Ажырату буыны – атомдар аралық қашықтықтармен (нанометрден кем) реттелген өте жіңішке аралықпен бөлінген екі металл сымнан тұратын электрондық құрылғы. Бұл сымдар физикалық түрде бөліну арқылы немесе химиялық жою, не электромиграция арқылы жүзеге асырылады. Сым үзілген кезде, электродтар арасындағы аралықты тұйықтаманың электрлік кедергісін бақылау арқылы жанама түрде басқаруға болады. Аралық пайда болғаннан кейін, оның ені металл контактілері орналасқан негізді иіп, басқаруға болады. Аралықты пикометрлік дәлдікпен басқару мүмкін. Сыну процесінде (өткізгіштік – кернеудің токқа қатынасы) өткізгіштік пен уақыттың типік графигі екі режимді көрсетеді. Біріншісі – ажырату буыны кванттық нүктелік контактіні құрайтын режим. Бұл режимде өткізгіштік электрон заряды (-e) және Планк тұрақтысы арқылы өрнектелген өткізгіштік квантына тең қадамдармен төмендейді. Өткізгіштік квантының мәні 7,74 × 10−5 сименс, бұл шамамен 12,9 кОм кедергінің артуына сәйкес келеді. Бұл қадамдық төмендеулер екі электрод арасын байланыстыратын бір атомдық металл жіптер санының азаюының нәтижесі деп түсіндіріледі, әр жіптің өткізгіштігі өткізгіштік квантына тең. Сым тартылғанда, мойын жіңірек болып, атомдық жіптердің саны азаяды. Мойын қайта құрылатын әр кезде, бұл кенеттен болады, өткізгіштіктің қадамдық төмендеуі байқалады. Ток өлшеуден алынған бұл тұжырым "in situ" TEM суреттерімен сыну процесінің токты өлшеумен үйлестіріліп расталды. Екінші режимде, сымдар одан әрі тартылғанда, өткізгіштік өткізгіштік квантынан төмен мәндерге дейін төмендейді. Бұл электродтар арасындағы вакуум арқылы электрондардың туннельдеуі болатын туннельдеу режимі деп аталады.
A break junction is an electronic device which consists of two metal wires separated by a very thin gap, on the order of the inter atomic spacing (less than a nanometer). This can be done by physically pulling the wires apart or through chemical etching or electromigration. As the wire breaks, the separation between the electrodes can be indirectly controlled by monitoring the electrical resistance of the junction. After the gap is formed, its width can often be controlled by bending the substrate that the metal contacts lie on. The gap can be controlled to a precision of picometers. A typical conductance versus time trace during the breaking process (conductance is simply current divided by applied voltage bias) shows two regimes. First is a regime where the break junction comprises a quantum point contact. In this regime conductance decreases in steps equal to the conductance quantum which is expressed through the electron charge (−e) and Planck's constant The conductance quantum has a value of 7.74×10−5 siemens, corresponding to a resistance increase of roughly 12.9 kΩ. These step decreases are interpreted as the result of a decrease, as the electrodes are pulled apart, in the number of single atom wide metal strands bridging between the two electrodes, each strand having a conductance equal to the quantum of conductance. As the wire is pulled, the neck becomes thinner with fewer atomic strands in it. Each time the neck reconfigures, which happens abruptly, a step like decrease of the conductance can be observed. This picture inferred from the current measurement has been confirmed by "in situ" TEM imaging of the breaking process combined with current measurement. In a second regime, when the wire is pulled further apart, the conductance collapses to values less than the quantum of conductance. This is known as the tunneling regime where electrons tunnel through vacuums between the electrodes.
Қолдану
Брейк-жункциялар жеке молекулаларды зерттеу үшін электрлік контактілер жасауға қолданылады.
Break junctions are used to make electrical contacts to study single molecules.