ИСТИНА

Основными целями экспериментальных работ по проекту в отчетном году были оптимизация разработанных в первом году выполнения проекта процессов изготовления молекулярных одноэлектронных транзисторов, разработка и изготовление усовершенствованной измерительной установки для их комплексного экспериментального исследования и измерение полного набора транспортных характеристик полученных оптимизированных одноэлектронных транзисторов, необходимого для корректного анализа их свойств. В отчетный период разработана новая, обеспечивающая большую эффективность управления, топология электродов транзистора с увеличенным вдвое количеством электродов затвора и с уменьшенным до 100-150 нм расстоянием между двумя затворами, расположенными по разные стороны от нанопровода. Для изготовления электродов «сток-исток» транзистора разработана методика нанесения пленки материала электродов (золота) с использованием диэлектрического (оксид алюминия) буферно-адгезионного слоя вместо традиционного металлического (титан или хром). При этом, была разработана методика изоляции электродов управления путем запыления электрода затвора толстым слоем диэлектрика через «окно», созданное прямой литографией в слое позитивного резиста, причем для достижения предельно высокой точности совмещения масок была разработана топология образца с дополнительными юстировочными маркерами, обеспечившая получение весьма высокой точности совмещения маски затвора с самим затвором – около 20 нм. Полученная изоляция электродов управления обеспечила сопротивление утечки более 1 ТОм, что показывает пригодность изготовленных наноструктур электродов для корректного измерения всех характеристик молекулярных одноэлектронных транзисторов. На вольтамперных характеристиках транзисторов с замкнутым молекулой бис-терпиридина нанозазором «сток-исток» шириной 2-4 нм, формируемых с помощью электромиграции, измеренных при температуре 77 К, наблюдался четко выраженный участок кулоновской блокады с нулевой проводимостью размером 300-500 мВ, что типично для молекулярно-атомных одноэлектронных транзисторов. Измерения управляющих характеристик изготовленных транзисторов Iси(Vз), также осуществлялись при температуре 77 К и показали осциллирующий характер этих характеристик, присущий только одноэлектронным транзисторам, с периодом осцилляций около 65 В. Однако, задание столь высоких значений управляющего напряжения приводит к выводу о необходимости более радикального совершенствования конструкции таких транзисторов для увеличения связи с предельно малым (атомарным) островом. Проведенное в отчетный период изучение свойств электронного транспорта в металлических пленочных проводниках наномасштаба на поверхности пьезокристалла ниобата лития в присутствии бегущей по этой поверхности поверхностной акустической волны показали, что пропускание волны вызывает протекание по таким проводникам постоянного тока, причем его величина пропорциональна амплитуде этой поверхностной акустической волны. Этот эффект связан с увлечением электронов проводимости в нанопроводе полем акустической волны, распространяющейся в пьезоэлектрической подложке. Его использование создает весьма перспективные возможности для разработки инновационных гибридных акусто-одноэлектронных систем. В ходе теоретического исследования электронного транспорта в атомно-молекулярных одноэлектронных транзисторах разработана модель туннельного переноса электронов между атомарным зарядовым центром молекулы и наноэлектродами, которая позволила провести пробные расчеты вольтамперных характеристик молекулярно-атомного одноэлектронного транзистора, показавшие наличие на них участков кулоновской блокады туннелирования с величиной, зависящей от управляющего напряжения и достигающей значений 240 мВ, что согласуется с полученными в проекте экспериментальными данными.