Fabrication of carbon nanotube nanogap electrodes by helium ion sputtering for molecular contacts

Thiele, Cornelius; Vieker, Henning; Beyer, André; Flavel, Benjamin S.; Hennrich, Frank; Torres, David Muñoz; Eaton, Thomas R.; Mayor, Marcel; Kappes, Manfred M.; Löhneysen, H. v.; Krupke, Ralph

doi:10.1063/1.4868097

Cited by 26 publications

(40 citation statements)

References 20 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Several methods like mechanical break junction, electron or focused ion beam lithography, electroless or electrochemical plating, atomic force microscope lithography, and their combinations were successfully used for nanogap electrodes fabrication and were excellently reviewed by Li et al. .…”

Section: Advanced Detection Methodsmentioning

confidence: 99%

Fabrication of solid‐state nanopores and its perspectives

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

Fabrication of solid-state nanopores and its perspectivesNanofluidics is becoming an extensively developing technique in the field of bioanalytical chemistry. Nanoscale hole embed in an insulating membrane is employed in a vast variety of sensing platforms and applications. Although, biological nanopores have several attractive characteristics, in this paper, we focused on the solid-state nanopores due to their advantages as high stability, possibility of diameter control, and ease of surface functionalizing. A detection method, based on the translocation of analyzed molecules through nanochannels under applied voltage bias and resistive pulse sensing, is well established. Nevertheless, it seems that the new detection methods like measuring of transverse electron tunneling using nanogap electrodes or optical detection can offer significant additional advantages. The aim of this review is not to cite all related articles, but highlight the steps, which in our opinion, meant important progresses in solid-state nanopore analysis. Keywords:Fabrication / Nanofluidics / Selectivity / Sensors / Solid-state nanopores / Surface charge DOI 10.1002/elps.201400612 IntroductionNanopore analysis is a young and rapidly developing discipline with incredibly versatile applications (Fig. 1A). Undoubtedly, it has the potential to considerably change the way we think about many fields of science-medicine, chemistry, and biology. It took inspiration from biological processes of molecular transport through nanoscale pores (nanopores) and utilizes this phenomenon as analytical tool. Nucleus and surface of living cells are covered with distinct types of pore-forming proteins. They mediate the transport in order to maintain cell functions. In late 70s, Sakmann and Neher patch-clamped single ion channel, one type of pore-forming membrane proteins, and for the first time they observed single channel conductance [1]. Although, their aim was to investigate cell physiology, two decades later these measurements created the basis of nanopore sensing. Second distinct group of pore-forming proteins is some bacterial exotoxins, which represents an extremely effective tool to lyse the cells. They are able to oligomerize in lipid membranes and create there a nongating permeable pore.Correspondence: Professor Rene Kizek, Department of Chemistry and Biochemistry, Faculty of Agronomy, Mendel University in Brno, Zemedelska 1, CZ-613 00 Brno, Czech Republic E-Mail: kizek@sci.muni.cz Fax: +420-545-212-044Abbreviations: ALD, atomic layer deposition; EBID, electron beam-induced deposition; EBL, electron beam lithography; FIB, focused ion beam; SAM, self-assembled monolayer; SiNx, silicon-rich nitride; STM, scanning tunneling microscopy; TEM, transmission electron microscope Kasianowicz and coworkers were the first who used nanopores as a sensor [2]. They embedded a single ␣-hemolysin protein, secreted by Staphylococcus aureus (Fig. 1Ba), to a lipid bilayer and suggested that the individual nucleotides in polynucleotide chain passing through pore in electri...

show abstract

Section: Advanced Detection Methodsmentioning

confidence: 99%

Fabrication of solid‐state nanopores and its perspectives

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…В случае молекул ПАНИ при осаждении из раствора между УНТ и молекулой возникают ван-дер-ваальсовы связи, а также нековалентное взаимодействие посред-ством π-связей в бензольных кольцах [5]. Таким образом, под действием электрического поля молекула ПАНИ ориентируется и выстраивается преимущественно вдоль зазора в углеродной нанотрубке, формируя нековалент-ные связи с УНТ (физическая сорбция).…”

Section: результаты и их обсуждениеunclassified

Section: Introductionunclassified

“…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].…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Высокая Подвижность Носителей Заряда В Молекулярных Каналах Полианилина В Нанозазорах Между Углеродными Нанотрубками

Емельянов¹,

Ромашкин²,

Царик³

et al. 2017

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

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...

show abstract

“…Improving devices' characteristics and functionality is required to reveal the mechanisms that occur at the level of individual molecules and their functional groups. To this end, it is possible to use carbon nanotubes (CNTs) which form a transition from micro-to nanoscale, that makes it possible to develop principles of reducing the contact resistance [1], to study high-structured in the nanoscale organic materials [2], and to form nanoscale contacts [3]. However, existing technological approaches do not allow to form a large quantity of nanoscale contact structures for study different organic molecules and the contribution of the contact resistance to the characteristics of transistor structures based on them.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Formation of the nanoscale contacts structure based on cross-junction of carbon nanotubes for the study of organic materials

Polikarpov¹,

Romashkin²,

Петухов³

et al. 2018

Nanosystems: Phys. Chem. Math.

View full text Add to dashboard Cite

Using the dielectrophoresis method with unipolar rectangular pulses for the deposition of carbon nanotubes (CNTs), functionalized by COOH groups, single nanosized contacts based on a single-walled CNT and a functionalized single-walled CNT have been formed, the specific contact resistance of which, according to the estimate, was about 0.25 µΩ·cm 2 or about 6 MΩ per one cross-junction of CNTs. The possible usage of the proposed technique for the nanoscale contacts formation based on the cross-junction of CNTs in various layers for the study of organic materials and charge transport in a nanoscale channel is considered.

show abstract

Fabrication of carbon nanotube nanogap electrodes by helium ion sputtering for molecular contacts

Cited by 26 publications

References 20 publications

Fabrication of solid‐state nanopores and its perspectives

Fabrication of solid‐state nanopores and its perspectives

Высокая Подвижность Носителей Заряда В Молекулярных Каналах Полианилина В Нанозазорах Между Углеродными Нанотрубками

Formation of the nanoscale contacts structure based on cross-junction of carbon nanotubes for the study of organic materials

Contact Info

Product

Resources

About