Работа посвящена созданию молекулярных полупроводниковых каналов на основе полимерных молекул со сформированными наноразмерными электродами из однослойных углеродных нанотрубок. Предложена воспроизводимая технология формирования наноразмерных зазоров в углеродных нанотрубках с помощью фокусированного ионного пучка Ga + . В сформированные между нанотрубками нанозазоры с шириной до 30 нм под действием электрофореза осаждались молекулы полианилина из раствора в 1-метил-2-пирролидоне. В результате были созданы молекулярные органические транзисторы, в которых исследован полевой эффект и определена подвижность молекулярного канала, равная 0.1 см 2 /В · с при отношении токов включения и выключения 5 · 10 2 .DOI: 10.21883/FTP.2017.04.44344.8383
ВведениеМолекулярная наноэлектроника предполагает созда-ние функциональных элементов на основе манипулиро-вания и управления свойствами одиночных молекул [1]. Одним из базовых элементов молекулярной наноэлек-троники является одномолекулярный транзистор, в ко-тором проводимость осуществляется через одиночную органическую молекулу (или малую группу таких мо-лекул) [2][3][4]. Ключевой проблемой в данных структурах является формирование наноразмерных контактов сто-ка и истока в совокупности с затворным электродом для возможности исследования полевого управления канала. Применение углеродных нанотрубок (УНТ/CNT) и методик травления фокусированным ионным пучком (ФИП) позволяет воспроизводимо и технологично фор-мировать нанозазоры необходимых размеров, сопостави-мых с длиной одной молекулы [5].Электроды из углеродных нанотрубок способны до-статочно эффективно инжектировать заряд в молеку-лу, несмотря на то что молекулы могут быть только физически адсорбированы. Значения инжектируемого из УНТ тока больше, чем на порядок, превышают значения тока, инжектируемого из металлических контактов [6]. Проводимость электродов на основе однослойных УНТ может зависеть от потенциала затвора, что затрудняет детектирование изменений в транспорте носителей в одиночных молекулах. Однако в случаях УНТ металли-ческого типа, а также пучков нанотрубок данная зави-симость становится пренебрежимо малой по сравнению с каналом на основе отдельных молекул полианилина (ПАНИ/PANI) [7] и позволяет измерять свойства самих молекулярных каналов. ПАНИ как основа одномолеку-лярных полупроводниковых приборов является интерес-ным объектом для исследования ввиду его возможного существования в трех оксидных состояниях, различаю-щихся электронными свойствами.Исследован эффект поля, оценена подвижность в молекулярном канале, а также определена возможная геометрия перехода УНТ−ПАНИ и влияние структу-рированности молекулярного канала на свойства тран-зистора.
Методика эксперимента
Материалы и оборудованиеВ качестве подложки использовались легированные бором кремниевые пластины (удельное сопротивление ρ = 0.001 Ом · см) микроэлектронной полировки с тер-мически выращенным слоем оксида кремния толщи-ной 300 нм. В дальнейшем легированная подложка крем-ния использовалась в качестве нижнего затвора при проведении измерений вольт-амперн...