Определение величины инжекционного тока и эффективной площади электрического контакта для молекулярных туннельных переходов на основе EGaIn

Анализ скоростей туннелирования через самоорганизующиеся монослои (SAM) n-алкантиолатов SCn, где n — число атомов углерода, включенные в переходы структуры Ag(TS)-SAM//Ga2O3/EGaIn, дает плотность инжекционного туннельного тока J0 (то есть ток, протекающий через идеальный переход при n = 0), равную 10^(3,6 ± 0,3) А·см^(-2) (V = +0,5 В). Эта оценка J0 не требует экстраполяции по длине, поскольку плотности тока через SAM удалось измерить в диапазоне n = 1–18. Данное значение J0 оценено в предположении, что геометрическая площадь контакта равна эффективной электрической площади контакта. Однако детальный экспериментальный анализ показывает, что шероховатость слоя Ga2O3 и Ag(TS)-SAM определяет эффективную электрическую площадь контакта, составляющую приблизительно 10^(-4) соответствующей геометрической площади контакта. Пересчет геометрических площадей контакта в соответствующие эффективные электрические площади дает J0(+0,5 В) = 10^(7,6 ± 0,8) А·см^(-2), что согласуется со значениями, опубликованными для переходов с верхними электродами из напыленного Au и графена, а также сопоставимо со значениями J0, оцененными по туннелированию через отдельные молекулы. Для этих переходов на основе EGaIn коэффициент затухания туннелирования β (β = 0,75 ± 0,02 Å^(-1); β = 0,92 ± 0,02 нКл^(-1)) находится в общепринятом диапазоне для различных типов переходов (β = 0,73–0,89 Å^(-1); β = 0,9–1,1 нКл^(-1)). Сравнение характеристик конических наконечников Ga2O3/EGaIn с характеристиками других верхних электродов показывает, что электроды на основе EGaIn представляют собой особенно привлекательную технологию для физико-органических исследований переноса заряда через SAM.