原子级清洁Si(100)上的硅化钛岛：识别单电子隧穿效应

通过在原子级清洁的Si(100)衬底上超高真空沉积钛薄膜（< 2 nm），随后退火至约800°C，形成了硅化钛岛。对这些岛进行了扫描隧道显微镜和扫描隧道谱学测量，以记录电流-电压（I-V）曲线。由于每个岛与STM针尖和衬底形成双势垒隧道结结构，根据单电子隧穿的正统模型，它们应表现出单电子隧穿效应。形成的一些岛足够小（直径< 10 nm），可在室温下表现出单电子隧穿效应，并且在这些小岛记录的一些I-V曲线中识别出了单电子隧穿效应的证据。这些曲线在正统模型框架内进行了分析，发现与该模型一致，除了在电流台阶处I-V曲线形状略有差异。然而，大多数预期表现出单电子隧穿效应的岛并未如此，并评估了缺乏可观测单电子隧穿效应的原因。确定单电子隧穿效应缺失的最可能原因是衬底中宽的耗尽区以及由于岛附近清洁硅表面态引起的费米能级钉扎导致的肖特基势垒降低。结果表明，尽管肖特基势垒可以在双势垒隧道结结构中充当有效的隧道结，但这些岛在未来的纳米电子器件中可能不可靠。因此，讨论了提高未来器件可靠性的方法。