Полностью углеродные молекулярные туннельные переходы

В этой статье исследуется применение неметаллических контактов в молекулярной электронике. Безметалловые полностью углеродные молекулярные электронные переходы были изготовлены путем ориентирования слоя органических молекул между двумя углеродными проводниками; при этом достигнуты высокий выход (>90%) и хорошая воспроизводимость (относительное стандартное отклонение (RSD) плотности тока при 0,5 В <30%). Эти полностью углеродные устройства демонстрируют зависимость плотности тока от напряжения (J–V), аналогичную зависимости для устройств с металлическими верхними контактами из Cu. Однако полностью углеродные устройства характеризуются повышенной стабильностью при экстремальных смещениях и значительно улучшенной термической стабильностью. Готовые переходы carbon/nitroazobenzene (NAB)/carbon выдерживают температуры до 300 °C в вакууме в течение 30 мин и могут подвергаться сканированию при напряжении ±1 В не менее чем в 1,2 × 10(9) циклах на воздухе при 100 °C без существенного изменения характеристик J–V. Кроме того, эти полностью углеродные устройства выдерживают значительно более высокие напряжения и плотности тока, чем переходы, содержащие Cu, которые выходят из строя вследствие окисления и/или электромиграции меди. Преимущества углеродных контактов обусловлены главным образом прочными ковалентными связями в неупорядоченных углеродных материалах, препятствующими электромиграции и проникновению в молекулярный слой и обеспечивающими повышенную стабильность. Эти результаты подчеркивают важность неметаллических контактов для молекулярной электроники и потенциал интеграции полностью углеродных молекулярных переходов с традиционной микроэлектроникой.