ナノギャップ電極内の原子移動を利用した分子架橋状態の解析

摘要

その中で，我々の研究グループではFig. 1（a）のような，シリコン基板上に固定されたナノギャップ電極（Nanogap Electrode （NGE））に，電圧印加による電極金属の原子移動を利用した分子架橋手法（以降“原子移動法”と称す）を提案した。この原子移動では，電圧印加時に発生する‘電界による原子移動’と‘電子風力による原子移動’の二つ効果のバランスによって，金属ギャップ幅の増減を多段階に調整できる。本手法は，MCBJ法の様にアクチュエータを必要とせず，外部より電圧を印加するだけで実施できるので，微細化にも対応した技術となる可能性がある。また，原子移動による形状変化を精密に行うことで，単一分子架橋が優先して形成できることも示した。さらにこの分子架橋は，大きめの電流を印加することで電気伝導度を大きく急減させることができ，また再度電圧印加によって分子架橋の電気伝導度に修復できる。しかし，この変化が分子架橋状態の破断および再架橋を示しているかは未解明であった。本稿では，それぞれの状態における電流-電圧（IV）カーブを詳細に解析することで，原子移動法における分子架橋構造の変化について議論する。またMCBJ法などで，モデル分子としてよく用いられる1, 4-benzenedithiol（BDT）の電気伝導度は，Au電極との結合状態によってHigh（11.0mG_0），Medium（3.0mG_0），Low（0.3mG_0）の3種類の電気伝導度を示すことが知られており（ここで，G_0は量子化コンダクタンスを示す。），原子移動法におけるこれらの結合状態の安定性についても議論する。