ORNL mikroskopi udforsker nanotrådes svageste led

Individuelle atomer kan lave eller bryde elektroniske egenskaber i en af ​​verdens mindste kendte ledere - kvante nanotråde. Mikroskopisk analyse ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory giver et sjældent indblik i, hvordan atomstrukturen af ​​de ledende nanotråde påvirker deres elektroniske adfærd.

ORNL-teamets mikroskopi bekræftede, at bevidst introducerede defekter, som kun er på størrelse med et enkelt atom, kunne forvandle en ledende nanotråd til en isolator ved at lukke ned for elektronernes bane. Anført af ORNL's An-Ping Li, forskerholdet brugte multiple-probe scanning tunneling mikroskopi til at analysere nanotråde lavet af et materiale kaldet gadolinium silicid.

"Denne type endimensionel leder forventes at være en grundlæggende komponent i alle kvanteelektroniske arkitekturer, " sagde Li, en forsker ved ORNL's Center for Nanophase Materials Science. "En fordel ved GdSi2 nanotråde er, at de er kompatible med konventionel siliciumteknologi og er dermed nemmere at implementere i nanoelektroniske enheder."

Forskningen, offentliggjort i American Chemical Society's Nano bogstaver , er den første korrelerede undersøgelse, der forbinder elektronbevægelse med strukturelle elementer såsom enkeltpunktsdefekter eller urenheder, der med vilje dyrkes i nanotrådene.

"Når en dirigent bliver så lille, det vil være meget følsomt over for atomare defekter på nanotråden, " sagde Li. "Hvis lederen eller ledningen er stor, elektroner kan altid finde en måde at gå rundt på. Men med sådan en lille nanotråd, elektroner har ingen mulighed for at undslippe. Når du kun har nogle få defekter på denne nanotråd, du kan afskære konduktansen og kan omdanne en leder til en isolator."

Selvom enkelte nanotråde udviste overgangen metal-til-isolator, ORNL-holdet observerede forskellig adfærd i bundter af nanotråde bygget af to, tre eller flere ledninger adskilt af kun få ångstrøm.

"Hvis du sætter bundter sammen, interwire-koblingen har generelt en stabiliserende effekt på strukturen, hvilket igen fører til bedre ledningsevne, " sagde Li.