In Halbleiter-Transistoren werden die metallischen Zuleitungen im gleichen Maße kleiner wie die Transistoren selbst. Es ist daher wichtig, ein vollständiges Verständnis dieser Zuleitungen zu gewinnen. Ein detailliertes Verständnis der Struktur und chemischen Zusammensetzung der Kontakte ist ebenso unerlässlich für die molekulare Elektronik. Bei Strukturen, deren Größe im Bereich der Fermi-Wellenlänge liegt, treten Quanteneffekte auf. Bei solchen Strukturen ändert sich der Leitwert nicht mehr kontinuierlich mit der Dicke des Kontaktes, wie man es aus der makroskopischen Welt kennt, sondern es entstehen Leitwertplateaus, die der Transmission einzelner Wellenleitermoden entsprechen. Die Transmissionskoeffizienten werden durch die atomare Struktur des Kontaktes beeinflusst. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es, das Zusammenspiel zwischen Struktur und elektronischen Transporteigenschaften von nanometergroßen metallischen Kontakten besser zu verstehen. Dieses Verständnis wird es letztendlich erlauben, die elektronischen Transporteigenschaften der metallischen Kontakte maßzuschneidern. Eine Methode, einen metallischen Kontakt systematisch zu verkleinern, ist kürzlich von uns untersucht worden: die kontrollierte Elektromigration [1].
Das Ziel der Diplomarbeit ist es, quantisierte Zustände, die durch kontrollierte Elektromigration entstehen, in verschiedenen Metallen zu untersuchen. Ausgangspunkt ist Gold, das bei der kontrollierten Elektromigration Leitwertplateaus zeigt. Es sollen Goldproben untersucht werden, um einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Häufigkeit der auftretenden Leitwertplateaus und der atomaren Konfiguration herzustellen. Für Strukturuntersuchungen auf atomaren Niveau steht in der Gruppe ein Tieftemperaturrastertunnelmikroskop zur Verfügung, das höchsten Anforderungen entspricht, insbesondere im Ultrahochvakuum betrieben wird und atomare Auflösung und Rastertunnelspektroskopie bei wenigen mV Energieauflösung erlaubt.
Fig. 1: a) Rasterkraftmikroskop-Aufnahme eines Au Nanokontaktes nach kontrollierter Elektromigration. Ein Schlitz hat sich gebildet und Material wurde auf einer Elektrode angehäuft. b) Leitwerthistogramm von fünf Proben. Rote Linien markieren die erwarteten Positionen der Peaks aus der Literatur.
[1] R. Hoffmann et al., Appl. Phys. Lett. 93, 043118 (2008).
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