ИСТИНА

Работа по проекту была направлена на разработку планарных одноэлектронных элементов с комнатной рабочей температурой, а также подробное теоретическое и экспериментальное исследование транспортных и управляющих характеристик таких элементов при комнатной температуре. В результате выполнения проекта получены следующие основные результаты: На основе методов электронно-лучевой нанолитографии и метода электромиграции разработана методика создания нанозазоров между электродами одноэлектронных молекулярных транзисторов шириной 1 - 5 нм с выходом годных более 70 %. Показан квантовый характер заключительной стадии образования таких зазоров, обусловленной разрушением последних квантовых каналов проводимости нанопровода. Разработан метод изготовления наноэлектродов с предельно малыми зазорами (2-6 нм) путем напыления дополнительного металла на зазоры шириной 15-20 нм, изготовленные методами прямой электронно-лучевой нанолитографии. Показан туннельный характер электронного транспорта через изготовленные нанозазоры (туннельное сопротивление - от 10 до 400 ГОм), а также переход режима туннелирования от прямого туннелирования к автоэлектронной эмиссии при напряжениях около 1 В. При комнатной температуре показан одноэлектронный характер вольт-амперных характеристик транзисторов на основе кластеров Pt5, встроенных в зазор по методу Ленгмюра-Блоджетт Разработана методика иммобилизации малых (2 - 3 нм) одиночных наночастиц золота в нанозазор шириной 3 - 5 нм, позволяющая получать нанотранзисторы молекулярного масштаба с выходом годных образцов более 50%. Электрические характеристики изготовленных молекулярных одноэлектронных транзисторов при температурах 77 К и 300 К убедительно свидетельствуют о реализации в них режима коррелированного туннелирования электронов при таких высоких для этого режима температурах. Предложен метод определения взаимной эффективной емкости для молекул, молекулярных кластеров и наночастиц, рассчитана взаимная эффективная емкость для одинаковых молекул: карборана C2B10H12 (размер 0,7 нм) при расстояниях между ними от 2 до 20 нм; Квантовыми методами рассчитаны одноэлектронные энергетические спектры малых молекул C2B10H12, C60, Pt5(CO)6(PPh3)4 для их основных и возбужденных состояний; Рассчитаны транспортные характеристики мономолекулярного одноэлектронного транзистора, показано, что формирование туннельного тока через молекулу и особенности ВАХ одноэлектронного транзистора определяются весьма ограниченным количеством состояний молекулы, задающихся зарядовым состоянием и спиновой мультиплетностью; Впервые теоретически показано возникновение дополнительных уровней внутри энергетической щели спектра молекул при изменении полного электрического заряда, определяющих особенности электронного транспорта через молекулу в составе одноэлектронного молекулярного устройства. С помощью впервые предложенного параметрического подхода для расчета положения электронных уровней в энергетическом спектре сложных молекул рассчитаны энергетические спектры для ряда изомеров наночастиц золота, состоящих из N=1÷33 атомов. Показано существенное влияние лигандов на емкостные параметры и структуру энергетических спектров золотых наночастиц на примере соединений AuNLM, где N – количество атомов золота (N=1;13;27), L – лиганд, молекула додекантиола, M – количество лигандов (M=1÷12); Рассчитаны транспортные характеристики одноэлектронного транзистора на основе золотых наночастиц AuNLM при N=13 (размер частицы 0.8 нм) и N=27 при количестве лигандов M=0;2;4;12. Проведенный расчет показал реализацию одноэлектронного режима транспорта электронов и влияние структуры дискретного энергетического спектра наночастиц на вид диаграмм стабильности одноэлектронных транзисторов.