Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 13: Nanostrukturen

DS 13.2: Fachvortrag

Dienstag, 28. März 2000, 15:15–15:30, H31

Coulomb-Blockade in Co-Nanopartikeln — •Herbert Graf¹, Franz Kreupl², Johann Vancea¹ und Horst Hoffmann¹ — ¹Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universitätsstraße 31, 93040 Regensburg — ²Infineon Technologies, Otto-Hahn-Ring 6, 81730 München

Im UHV wurde an elektrisch isolierten Co-Partikeln mit einer STM-Spitze ein Doppeltunnelkontakt hergestellt. Die erste Tunnelbarriere besteht aus einer 10-20 Å dicken Al₂O₃-Schicht auf einem Au(111)-Substrat. Die zweite Tunnelbarriere wird durch das Vakuum-Gap zwischen Co-Partikel und Tunnelspitze gebildet. An diesem System konnte Coulomb-Blockade bei Raumtemperatur mit Coulomb-Gaps von 0.25 bis 1 eV an 3 bzw. 2 nm großen Co-Partikeln gemessen werden. Mit Simulationskurven aus der Orthodoxen-Theorie für das Einzel-Elektron-Tunneln wurden die gemessenen Strom-Spannungs(I-U) Kennlinien angepaßt und damit die Widerstände und Kapazitäten der Tunnelkontakte abgeschätzt. Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung mit der geometrischen Kapazität der Co-Partikel. Bei geeigneten Zeitkonstanten RC der Tunnelkontakte ließen sich bis zu zwei Coulomb-Treppenstufen in den I-U Kennlinien beobachten. Außerdem zeigten die Kennlinien, wie einzelne, in der Umgebung der Partikel lokalisierte Elektronen das elektrostatische Potential der Co-Partikel verschoben und damit die Coulomb-Blockade analog einer Gate-Steuerung modulierten.