电迁移金纳米接触的结构与局域带电

我们研究了通过薄膜器件的受控电迁移产生的金纳米接触的结构和电子性质，这是一种常用于连接分子的方法。与电迁移测试不同，电流以循环方式施加，在每个循环中，利用金属加热时的电阻增加来避免热失控。通过这种方式，可以获得纳米级间隙。在电迁移过程起始处具有优化结构的薄膜器件是通过无有机材料污染的阴影蒸发制成的。在器件中心定义圆形边缘和一个较薄的区域，可以预先确定电迁移发生的位置。原始金膜和电迁移后接触的扫描力显微镜图像显示了其颗粒状结构。通过电迁移，形成了一个 1.5 μm 宽的狭缝，其延伸部分仅出现在阳极侧，这在较窄的结构中以前未被观察到。我们讨论了这是否可以用两个电极的不对称加热来解释。在狭缝内以及阳极和阴极两侧的延伸部分上形成了新的颗粒。狭缝内较小的结构导致电极间距低于 150 nm。开尔文探针力显微镜图像显示，在电迁移前的金属上，局域功函数差异有 70 mV 的波动。在通过电迁移断开连接的电极之间，由于与探针接触导致的局域充电，观察到了 3.2 V 的功函数差异。一些由电迁移新形成的颗粒与电极在电学上是断开的。