Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche
Berichte – FZKA 7164
Molecular Break-Junctions: Interaction with Light and Conductance
Switching
Jan Ulrich Würfel
Abstract
In this work, we analyzed electronic transport across
metal–molecule–metal bridges using gold mechanically-controlled
break-junctions. In particular, we studied the influence of illumination on
these contacts as well as stochastic conductance fluctuations which can be detected
on molecular junctions. When visible light is applied to tunnel junctions, i.e.
bare break-junctions, the conductance increases. This can be explained by
thermal expansion of the electrodes of the break-junction. Molecular contacts
also exhibit an increase of the conductance where the mechanism is not yet
clear. Without illumination, we measured the conductance of molecular junctions
for extended periods of time, this can be performed for several days. We
observed stochastic fluctuations of the conductance where one specific value of
fluctuation is preferred. This preferred value is independent of the
conductance value of the junction. Such fluctuations were observed on several
samples comprising different molecules and might be identified with single
molecules breaking and re-establishing chemical contact.
Bruchkontakte mit Molekülen:
Wechselwirkung mit Licht und Leitwertsprünge
Zusammenfassung
In dieser Arbeit wurde
elektronischer Transport über Metall-Molekül-Metall-Brücken mittels mechanisch
kontrollierter Goldbruchkontakte untersucht. Insbesondere ging es dabei um die Wechselwirkung
dieser Kontakte mit Licht und um stochastische Leitwertsprünge, die an
molekularen Kontakten beobachtet werden können. Wurden Bruchkontakte ohne Moleküle
im Tunnelregime beleuchtet, so stieg der Leitwert der Proben an, was durch
thermische Expansion der Bruchelektroden erklärt werden kann. Bei molekularen
Kontakten zeigt sich ebenfalls eine Stromerhöhung, deren Mechanismus aber noch
unklar ist. Ohne Beleuchtung wurde außerdem der Leitwert molekularer Kontakte über
lange Zeiträume, bis zu einigen Tagen, beobachtet. Es zeigte sich, dass der
Leitwert fluktuiert und dass ganz bestimmte Leitwertsprungamplituden gehäuft
auftreten. Die Sprungamplitude ist dabei unabhängig vom Leitwert. Solche Sprünge
konnten an mehreren Proben und unter Verwendung verschiedener Moleküle beobachtet
werden. Als mögliche Ursache für diese Sprünge werden Moleküle diskutiert,
deren chemische Bindung zu den Elektroden reißt und neu gebildet wird.
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