DOI Kapitel:
A. Das akademische Jahr 2017
DOI Kapitel:II. Wissenschaftliche Vorträge
DOI Artikel:Scheer, Elke: Schalten mit Molekülen – Neues aus der Molekularen Elektronik
DOI Seite / Zitierlink: https://doi.org/10.11588/diglit.55651#0095
Elke Scheer
die intrinsisch mit molekularen Eigenschaften verbunden sind und nicht dem
„Kondensator-Transistor-Prinzip“ der siliziumbasierten Elektronik folgen. Hierzu
gehört, Information nicht nur durch Ladung zu speichern und durch Ladungsströ-
me zu transportieren, sondern andere Eigenschaften auszunutzen, zum Beispiel
magnetische Eigenschaften oder Schwingungseigenschaften. Man unterscheidet
zwei Ansätze. Einzelmolekülelektronik und Multimolekülelektronik. Im Folgen-
den beschränke ich mich auf die Einzelmolekülelektronik. [2, 3]
Herstellung von Einzehnolekülkontakten
In der Forschung werden verschiedene Ansätze verfolgt, Einzelmolekülkontakte
herzustellen: Eine sehr verbreitete Methode besteht darin, dass man die Metall-
spitze eines Rastertunnelmikroskops (RTM) mit einer Metallfläche in Berührung
bringt und dann langsam zurückzieht [4], Dabei entstehen dann atomar feine Me-
talldrähte. Wenn sich auf der Metallfläche Moleküle befunden haben, kann ein
Molekül zwischen Spitze und Fläche eingefangen werden. Die Lebensdauer sol-
cher Kontakte wird durch unvermeidbare Vibrationen der Spitze gegenüber der
Fläche auf einige Millisekunden bei Raumtemperatur begrenzt. Eine höhere Sta-
bilität erhält man, wenn man Spitze und Fläche auf einer Probe zusammenbringt.
Dazu wird ein Draht an zwei eng benachbarten Stellen auf eine biegsame Unter-
lage aufgeklebt, dazwischen eingekerbt und die Unterlage gebogen. Dadurch wird
der Draht langgezogen, wobei er sich ähnlich einem Kaugummifaden ausdünnt.
Das Prinzip ist in Abbildung 1 a) gezeigt.
Da sich beide Seiten des Kontakts auf derselben Unterlage befinden und
die frei beweglichen Arme zwischen den Klebepunkten kleiner sind als in ei-
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
Elektrodenabstand (nm)
Abb. 1: Verfahren zur Herstellung atomarer Kontakte: a) Prinzipskizze eines mechanisch kontrollierten Bruch-
kontakts. b) Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer lithographisch hergestellten, freitragenden Nanobrücke,
c) Öffnungskurven: Abstand-Widerstand bzw. Abstand-Leitwertkurve einer MKB aus Aluminium.
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die intrinsisch mit molekularen Eigenschaften verbunden sind und nicht dem
„Kondensator-Transistor-Prinzip“ der siliziumbasierten Elektronik folgen. Hierzu
gehört, Information nicht nur durch Ladung zu speichern und durch Ladungsströ-
me zu transportieren, sondern andere Eigenschaften auszunutzen, zum Beispiel
magnetische Eigenschaften oder Schwingungseigenschaften. Man unterscheidet
zwei Ansätze. Einzelmolekülelektronik und Multimolekülelektronik. Im Folgen-
den beschränke ich mich auf die Einzelmolekülelektronik. [2, 3]
Herstellung von Einzehnolekülkontakten
In der Forschung werden verschiedene Ansätze verfolgt, Einzelmolekülkontakte
herzustellen: Eine sehr verbreitete Methode besteht darin, dass man die Metall-
spitze eines Rastertunnelmikroskops (RTM) mit einer Metallfläche in Berührung
bringt und dann langsam zurückzieht [4], Dabei entstehen dann atomar feine Me-
talldrähte. Wenn sich auf der Metallfläche Moleküle befunden haben, kann ein
Molekül zwischen Spitze und Fläche eingefangen werden. Die Lebensdauer sol-
cher Kontakte wird durch unvermeidbare Vibrationen der Spitze gegenüber der
Fläche auf einige Millisekunden bei Raumtemperatur begrenzt. Eine höhere Sta-
bilität erhält man, wenn man Spitze und Fläche auf einer Probe zusammenbringt.
Dazu wird ein Draht an zwei eng benachbarten Stellen auf eine biegsame Unter-
lage aufgeklebt, dazwischen eingekerbt und die Unterlage gebogen. Dadurch wird
der Draht langgezogen, wobei er sich ähnlich einem Kaugummifaden ausdünnt.
Das Prinzip ist in Abbildung 1 a) gezeigt.
Da sich beide Seiten des Kontakts auf derselben Unterlage befinden und
die frei beweglichen Arme zwischen den Klebepunkten kleiner sind als in ei-
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
Elektrodenabstand (nm)
Abb. 1: Verfahren zur Herstellung atomarer Kontakte: a) Prinzipskizze eines mechanisch kontrollierten Bruch-
kontakts. b) Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer lithographisch hergestellten, freitragenden Nanobrücke,
c) Öffnungskurven: Abstand-Widerstand bzw. Abstand-Leitwertkurve einer MKB aus Aluminium.
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