【精品论文】金属分子金属结研究进展.doc

精品论文金属-分子-金属结研究进展李建昌，吴隽稚，周成（东北大学真空与流体工程研究中心，沈阳 110819）5摘要：有机功能分子是新型纳光电器件研究热门材料之一，多用金属-分子-金属结方法研究 其荷电输运特性。本文从无损制备、微纳尺度及可寻址性等方面，综述了分子结器件研究进 展，并将其制备方法归为软接触法、扫描探针显微镜法、对电极法、交叉线法、角沉积法和 纳米孔法等六大类。通过比较衰减系数和电流密度，分析制备方法及实验参数对荷电输运特 性的影响，发现扫描探针法可用于分子电学特性的快速统计分析，但可寻址性差；纳米孔分10子结具有良好的可寻址性，可用于分子输运特性的变温研究，但上电极沉积可导致分子层破 坏或界面特性不确定；角度沉积法和软接触法可有效减少电极热沉积对分子层的烧蚀，但器件尺度较大；对电极法可获纳米可寻址分子结，若结合模板压印交叉纳米线法制备电极，则 在无损分子器件研究及其集成方面有很好的前景。关键词：分子电子学；金属-分子-金属结；荷电输运；分子自组装薄膜15中图分类号：O646, O641Latest Studies on Metal-Molecule-Metal JunctionsLI Jianchang, WU Junzhi, ZHOU Cheng(Vacuum and Fluid Engineering Research Center, Northeastern University, ShenYang 110819)20Abstract: As promising building blocks for molecular electronics, organic molecules haverecently attracted an intense research interest. Metal-molecule-metal junction is usually used as the testbed in studying their charge transport properties, which is reviewed from the aspects of non-destructive fabrication, nanoscalability and addressability of the junctions. The fabrication approaches are classified into soft contact, scanning probe microscopy, against-nanowire,25crossed-wire, shadow angle evaporation and nanopore junctions, respectively. The effects of preparation method and parameters on the junction charge transport are systematically discussed by analyzing the molecular attenuation coefficient and current density. It is shown that the scanning tunneling microscopy technique is applicable in statistically and fast screening molecular conductance,buttheunaddressableproblemofsuchjunctionslimitstheirin-situ30temperature-dependent characterizations. The method of etched hole junction guarantees the well control over the device size and the intrinsic contact stability except for the unknownelectrode-molecule interface. The shadow angle evaporation and soft contact measures can effectively reduce the possibility of device short circuit, while the electrode dimension limits its potential application. As the against-nanowire method provides an easy way to fabricate35addressable junctions, if combined with the crossed-wire procedure, it may have good prospect inthe fabrication and three-dimensional integration of nondestructive molecular junctions.Keywords: Molecular electronics; Metal-molecule-metal junction; Charge transport; Self-assembly monolayers400引言半导体微电子器件已广泛用于各个领域，设计和制造尺度更小、信息加工能力更强的纳 电子器件是未来的技术发展关键。据 Moore 定律1，微电子器件有源区特征尺寸随时间呈以 指数速度缩小，而受制造工艺所限，在接近纳米尺度时量子力学与热力学统计效应等会导致 器件失效或漏电等严重问题2，加工成本也会大幅提高。该极限尺度恰在有机单分子大小范45围，有机分子具结构多样、易剪裁及可弯曲等优点，如能用单分子或分子团簇构建功能器件，基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助（N110403001）作者简介：李建昌，（1970-），男，副教授，主要研究方向：真空精密仪器系统及其相关技术；功能薄膜 及其光电器件。 E-mail: jcli- 19 -控制其光电行为，则可实现高度集成与超高速运行的纳米器件。国内外很多研究组通过化学及自组装技术制备表征了各类功能分子及其器件，取得了很好的成果及进展，但有关其荷电 输运机理日益成为瓶颈问题之一。构筑分子器件的基本思想是将分子镶嵌在两电极之间，形 成电极-分子-电极的纳米连接，通常实现这种连接是用金属作电极。形成金属-分子-金属器50件方式有两种，一为“自上而下式”即开发纳米间隙电极对的制备技术，加工尺度更小的电子器件，包括电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀(FIBL)、机械可控断结(MCBJ)技术和电迁移技术 等；另一种是“自下而上式”，基于纳米结构的“量子效应”，利用微纳结构材料组合技术直接 制备纳米分子器件，包括金属有机化学气相沉积、扫描探针显微(SPM)技术、分子自组装合 成法及纳米压印刻蚀(NPL)等。目前分子电子器件研究领域缺乏可靠的分子结制备方法，这55限制了其光电特性的表征，特别是有关器件尺寸效应、变温变光测试、分子本身化学结构及 其与金属电极界面吸附特性的影响研究。究其原因是有机分子易受环境污染或损伤，分子与 电极接触不确定性和分子结的可寻址性等，均极大影响测试数据的可重复性、真实性和稳定 性。因此构筑稳定可寻址清洁无损金属-分子-金属结器件是目前分子电子学研究中的关键课 题之一。近年来这方面研究有一定的进展，为分子电子器件的发展提供了实验与理论基础，60本文从分子结制备、器件尺度、可否寻址等方面进行了综述，并将所有制备方法归纳如表 1 所示的扫描探针显微镜法、软接触法、交叉线法、对电极法、纳米孔法和角度沉积法等六大 类，而每类方法又可细分为不同技术路径，图 1 和图 2 列举了常用分子结器件示意图及直观 的电镜观结果，下面将逐一分析讨论。65表 1 分子结制备方法比较Table 1 Comparison of molecular junctions fabricated by different approachesApproachAddressablesize /nmRef.Liquid metal droplet contactHgGaInNo5×1042×10534Soft contactLift-off float on (LOFO)Yes1051065Capillary tunnel junctionYes1051066SPMScanning tunneling microscope (STM) Conductive atomic force microscopeSTM tipNo157STM coupled with nanocrystalYes（in short time）158CAFM tipNo30509(CAFM)CAFM coupled with nanocrystalYes（in short time）1510Scanning probe microscopy based break junction (STMBJ)No1511Controllable breakElectromigrationYes15012Against nanowire junctionCrossed-wire junctionShadow angle evaporationEtched holejunctionMechanically controllable break-junction (MCBJ)No17013Electrochemical deposition/etchingYes17014In-wire monolayer junctionYes5010015Nanoparticle bridge junctionYes1516Magnetically controlled crossed-wireNo5005×10317Lithography crossed-wireYes1002×10318Stamp-printingYes3010519Nanoimprint Lithography (NIL)Yes4020020Liquid GaIn crossed-wireYes0.153021Surface-diffusion-mediated deposition (SDMD)Yes1522 “On-edge” molecular junctionYes 5023Shadow angle evaporation on tipYes203024NanoporeYes3050 25 via-hole in crossed-wire architectureYes102×10326,27Etched well plus single-walled-nanotubes (SWNT)Yes2×10310428图 1 常见分子结制备方法示意图：(a) 聚合物辅助剥落浮装法，(b) 毛细管隧道法，(c) 线内分子结法，(d)70纳米颗粒桥接法，(e) 液态 GaIn 交叉法，(f) 纳米压印刻蚀法，(g) 微接触印刷法， (h) 侧置电极法，(i) 表 面介导扩散法，(j) 尖端角度沉积法，(k) 机械可控断结法， (l) 电化学沉积法，(m) 液态金属 Hg 滴法，(n)磁控交叉线法，(o) 导电原子力显微镜法及(p) 纳米孔法Fig.1 Schematic junction diagrams for various fabrication methods (a) polymer-assisted lift-off float-on, (b)capillary tunnel junction, (c) in-wire monolayer junction, (d) nanoparticle bridge junction, (e) liquid GaIn75crossed-wire, (f) nanoimprint lithography method, (g) stamp-printing method, (h) “on-edge” molecular junction, (i)surface-diffusion-mediated deposition, (j) “shadow angle evaporation on tip” method, (k) mechanicallycontrollable break-junction, (l) electrochemical deposition, (m) liquid metal drop contact junction, (n) magnetically controlled crossed-wire, (o) conductive atomic force microscope technique and (p) nanopore80图 2 常见分子结制备结构电镜图. (a) 液态 Hg 滴法3，(b) 机械可控断结法29，(c) 电化学沉积法30，(d) 线内分子结法15，(e) 纳米颗粒桥接法16，(f) 纳米线交叉法31，(g) 尖端角度沉积法24，(h) 表面介导扩散 法22，(i) 纳米压印刻蚀法20和(j) 纳米井法32Fig.2Physical junction images of various fabrication methods. (a) liquid metal drop contact junction3, (b)85mechanically controllable break-junction29, (c) electrochemical deposition30, (d) in -wire monolayer junction15, (e) nanoparticle bridge junction16, (f) crossed-nanowire junction31, (g) “shadow angle evaporation on tip”method24, (h) surface-diffusion-mediated deposition22, (i) nanoimprint lithography method20 and (j) nanowell junction32901常见分子结制备方法1.1软接触法即以液态电极形式或在液体环境中接触形成分子结的技术，包括液态金属微滴法33-34、 剥落浮装法(LOFO)35和毛细管隧道法6等。951001051.1.1液态金属微滴法液态金属微滴法即将液态金属(如 Hg 或 GaIn4)微滴用作上电极，与下电极上的有机介 质接触形成分子结，可用于测试 LB 膜36、自组装分子层(SAMs) 34,37、薄膜4等，下电极可 以是金属、半导体或金属液滴38。Race 和 Reynolds39最早用 Hg 滴作上电极研究了硬脂酸和二十烷酸组成的多层 LB 复合 薄膜的介电常数和介电损耗，测得介电常数为 2.55±0.03，与膜厚无关。Wrochem40等测试 了一系列分子的电学特性，分子自组装在沉积有 100nm 厚 Au 膜的硅基片上，用浸过目标 分子溶液的 Hg 滴作上电极进行测试，结果表明二硫代氨甲酸基分子比硫醇基分子具有更好 的热稳定性，且二硫代氨甲酸基三联苯比硫醇基三联苯分子导电性高两个数量级。6Whitesides41组以 Hg 滴为上电极测试了正十八硫醇和 HBC(见图 3(a)的分子自组装薄 膜(SAMs)的电学特性，结果表明增加分子共轭程度可明显提高分子结的电导率；他们将表 面组装有 SC10COOH 分子的两个 Hg 滴浸在 Ru(NH3)6Cl3 电解液中接触，通过 Ru(NH3) 3+/2+3+/2+42的氧化还原反应导电，改变电极相对 Ru(NH3)6的电势差可控制电流大小。此外，该组以 Hg 滴为上电极，测试了不同金属下电极上组装的正十六硫醇分子的击穿电压43，按照由110115120125130135140145高到低的顺序是 Ag、Hg、Cu 和 Au。尽管液态金属微滴法具有简单及避免了分子热损伤等优点，但其局限性也很明显：分子 结尺度在 50 至 100µm 范围内，很难进一步缩小；无法用于分子结输运特性的低温变温研究； 分子结不稳定且不可寻址；与集成电路的兼容问题限制了其实用性。1.1.2剥落浮装法(LOFO)Cahen5组在研究有机分子电学特性时结合了剥落(LO)和浮装(FO)技术，先在 10-4 pa 下 通过孔径为 0.5mm 的模板以 1Å/s 在玻璃上沉积 60nm 厚的 Au 膜(沉积 Al 等结合力较强的金 属需用十八烷基三氯硅烷作牺牲层)，在 18mM 的 HF 溶液中蘸一下后干燥，再浸入乙腈水 溶液中(对 Al 则分别用三氯甲烷和水)，利用固液体间的表面张力使 Au 膜脱离基底并浮于液 面。在 GaAs 表面组装二羧基分子或在 Au 膜上组装正十二硫醇分子后将 Au 膜移到 GaAs 上形成分子结，Au 膜转移过程的时间会影响分子电极界面进而改变分子结的荷电输运。该 组用此法测试了一系列金属/分子/半导体结44-45，发现吸附分子半导体表面的电子亲和力和 金属/分子界面势垒高度与分子偶极矩成线性关系46，改变分子结构可调节金属-半导体二极 管的电学特性35。此法优点是可寻址、上电极制备不会破坏分子层，且溶液环境适于研究 生物分子结，但其局限性有：分子结尺寸难以减小；溶液效应的影响无法避免；3）上电极 金属材料的选择受限于其固液间的表面张力。针对上述局限性，一些研究组进行了改进(见图 1(a)。Shimizu47等先在条状 Au 电极阵 列上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，再在乙酸溶液中剥落后转入去离子水中，用组装 有分子的玻璃基片捞膜形成十字交叉分子结阵列。此法不仅实现了集成化，且分子层和 PMMA 膜的高疏水性使得水与 PMMA 及基片的表面能之和大于分子层与 PMMA 表面能， 捞膜时分子层与 PMMA 膜之间的水被挤出，避免了浮装电极的折皱开裂。其缺点是剥落前 需在碱溶液中浸泡以减小 PMMA 与基片间的附着力，且剥落是在酸性环境中进行，故上电 极材料只限于 Au 而不适于 Al 等活泼金属。Rabinal48组则采用在玻璃片上旋涂一层淀粉溶 液，掩膜沉积 Au 电极后在水中使其剥落，再用毛细管将 Au 电极移到组装有分子的硅片上 形成分子结。此法优点是基片无需浸入水中从而避免了溶液效应，但 Au 膜在移动过程中易 受环境污染且分子结尺寸难以减小。1.1.3毛细管隧道法万立俊49组提出了毛细管隧道法，利用毛细作用使液态 In/Sn 进入直径为 110µm 的 毛细管，凝固后浸入 0.01M 待测分子溶液中进行自组装，再插入装有液态 In/Sn 的粗毛细管 (直径 100200µm)凝固后形成分子结(见图 1(b)。通过对一系列烷烃衍生物分子的隧穿特性 研究，发现改变官能团不但能改变分子的能带宽度(由大到小的顺序是：-COOH-OH-SH-NH2-I)，且影响分子与电极的吸附特性进而改变分子结的荷电输运50。此法具有可寻 址、稳定和可重复等优点；但表面张力使毛细管内金属液面不平，无法确定分子结实际面积， 分子结尺度难以缩小，无法集成。1.2扫描探针显微镜法（SPM）近年 SPM 已广泛用于分子结的制备和表征51-52，主要包括扫描隧道显微镜(STM)53和 导电原子力显微镜(CAFM)54，其基理是以探针针尖为上电极，与沉积在下电极上的待测有 机介质层形成分子结。Reuter55等研究了一种激光脉冲激发的超快单分子开关，他们用顶点半径为 25 nm 的镀150155160165170金 STM 探针测试吸附在 Si(001)上的十四直链炔烃分子，利用针尖处剧增的入射激光场使分子非绝热定向排列，实现了单分子结的荷电输运的连续控制。He56等用 STM 研究了聚苯胺 分子的电学特性，其分子结制备过程是在与 Au 电极相距 20 到 100 nm 处的探针上除顶端外 涂上一层绝缘层，再在 0.251.25V 范围内调节探针和 Ag/AgCl 参考电极间的扫描电压，在 pH 接近 1 的 0.1M 苯胺单体和 0.5M Na2SO4 电解液中，探针顶端方向生长聚苯胺直至与 Au 电极接触，此法存在电解液对电极与分子界面的不确定影响的问题。Mativetsky57等研究了 外部激励对分子开关的影响，他们用 Ag 和 Pt-Ir 针尖分别测试了吸附在金基底上的偶氮苯分 子，发现紫外光照射后分子结的电阻降低约 30 倍，认为是由于偶氮苯分子发生了顺势-逆势 异构。图 3 本文所提部分有机分子化学结构Fig. 3 Chemical structure of some molecules mentioned in this reviewFrisbe9组用 CAFM 研究了一系列不同长度 OPI(见图 3(b)，(c)单键分子的变温特性， 发现电阻衰减系数 随着分子长度的增加，在 4nm 时由 0.3 Å-1 突变为 0.09 Å-1(见图 4(a)， 输运机制相应由非共振隧穿转变到跳跃传导机制。相应的变温曲线(见图 4(b)表明短分子 (<4nm)的输运与温度无关，而长分子则出现热激发现象(OPI6(5.7 nm)和 OPI10(7.3 nm)分子 的激发能分别是 2.8eV)。图 4 (a) OPI 1 到 OPI 10 的 R-L 半对数曲线图及(b) OPI 4、OPI 6 和 OPI 10 电阻的 Arrhenius 曲线图9 Fig.4 (a) Semilog plots of resistance versus length for the gold/OPI wire/gold junctions and (b) Arrhenius plots for the OPI 4, OPI 6 and OPI 10, respectively9.传统 STM 法具有成像分辨高、可提供原子空间局域态密度扫描隧道谱等优点。其局限175180185首先在于无法寻址性限制商业存储应用，其次探针与分子间存在隧穿间隙以及探针易受污染或吸附待测分子，以致很难准确测得分子电学特性。CAFM 法无隧穿间隙问题，提高了 I-V 特性的检测精度，但探针直径较大(30 至 50nm)，分子结包含分子数较多，且仍存在由于热、 噪声和机械振动等导致的漂移现象、不可寻址的缺点。Jung8等在用 STM 研究 Cu 卟啉配合物时通过烃类分子与配合物作用，在保证测试时探 针正常移动情况下，避免了探针的热漂移。Cui10等则提出利用纳米粒子以实现 CAFM 法的 短期可寻址，其基本思路是用金属纳米粒子与下电极上的待测分子关联成键，再用探针接触 纳米粒子形成分子结。其优点是由于探针与分子层不直接接触，检测分子电学特性时无隧穿 间隙效应，但存在金属粒子和分子界面，使得表征结果受其影响很大且纳米粒子可能接触不 止一个分子。为消除隧穿势垒的影响，增强分子电极间界面对称性，随后有报道将分子通过 化学键组装在探针和电极之间，即扫描探针断结法(SPMBJ)，其过程是使探针与浸在靶分子 溶液中的基底电极接触，然后通过反馈系统控制探针和下电极分开并形成一亚纳米尺度的原 子链，最终断裂时溶液中的分子进入裂隙而形成分子结，进而测试其电学特性曲线。 Kamenetska58等用此法在 1,2,4-三氯代苯中测试了 1,4-丁二胺，1,6-己二胺和 1,4-双(二甲基 膦)丁烷分子的电学特性，发现分子结制备成功率及分子拉长率随待测分子长度的增加而增 大。Tao 小组利用此法研究了烷烃硫醇59、双吡啶60、DNA61等一系列分子的电学特性， 并通过测得电流的交流和直流分量来判定分子结的形成和测试分子结的输运特性59。在研 究 PTCDI 衍生物分子62的场晶体管效应时，通过改变分子溶液中参比电极的电位 Vg 得到分 子结活化能与之线性依赖关系如下：2190(V V )E g 0a 4(1)195200此法可在短时间反复形成分子结，且在原子链断裂的瞬间溶液中的目标分子被吸附在两 电极间，因而可消除很多未知因素的影响。其局限性有：不能寻址测试；探针与电极表面都 可能生成自组装层进而形成双分子结；分子结结构难以确定；化学溶剂对电极-分子界面的 影响难以确定，Venkataraman63等则用不同溶剂在 25mV 下 1mM 的 1,4-苯二胺溶液中以15nm/s 的提拉速度进行 STM 断结测试 (见图 5)发现，溶剂会与未成键的 Au 电极结合使其 费米能级(EF)与分子的最高已占分子轨道(HOMO)距离减少，进而提高分子结导电性。此外， 探针的移动使分子/电极界面更加复杂，会对荷电输运的研究产生干扰。Zhou64等用改进的 SPMBJ 法研究了分子/电极界面构型对分子荷电输运特性的影响，该组将探针的连续收回分 成周期性的两个过程，先是迅速收回 8Å，再停留 20ms 记录电流和力信号11 (施加方波频率240Hz)，实验观察到即使是微小的压电调制也会使分子结非常不稳定，分析表明压电调制作用在分子金属界面上，而不是分子本身，且接触电阻衰减系数 C 与导电率相对波动振幅及 调制力振幅有以下关系：G F F0 + GVLG C k G(2)205210图 5 13 种不同溶剂中 1,4-苯二胺的电导，图中绿、红、蓝、橙色标记分别指氯代物、溴代物、碘代物和其它类溶剂，标记的大小代表了峰值处的误差条63Fig.5 Conductance of 1,4-benzenediamine measured in 13 different solvents. Color indicates the type of functional group on the solvent molecule: green is Cl, red is Br, blue is I, orange is other. The size of the marker represents the error bar in the peak positions63The list of solvents used is as follows: 1, chlorobenzene; 2, 1,2,4-trichlorobenzene; 3, ,2-dichlorobenzene; 4,1-chloronaphthalene; 5,ethyl benzoate; 6, 1,3-dibromobenzene; 7, dimethyl sulfoxide; 8, bromobenzene; 9,tetra(ethylene glycol) dimethyl ether; 10, 1,2-dibromobenzene; 11, 1-bromonaphthalene; 12, iodobenzene; 13,4-bromoanisole2152202252302351.3对电极法为解决 CAFM 法不可寻址及分子与探针间接触稳定性等问题，不少研究组提出了对电 极法，即先形成间距与分子长度相当的电极对后，再将分子组装到其间形成分子结，主要有 机械可控断结法(MCBJ)65、电迁移诱导断结法66、电化学法67及纳米颗粒桥接法等。1.3.1机械可控断结法（MCBJ）Moreland 等在研究超导体隧道效应时首先提出了断结法68， Muller 等在此基础上引入 了 MCBJ 法69，后被 Reed 组用于分子结的制备和电学特性研究70。其过程是先将刻有凹痕 的细金丝固定于柔性基片上，再浸入待测分子溶液中通过压电陶瓷使之断裂，分子进入此可 控纳米间隙自组装形成分子结。分子组装也可通过将装置浸在目标分子气氛中71，或在裂 隙形成后滴加待测分子溶液完成。Ruitenbeek72等进一步改进，先在 0.3mm 厚的磷青铜片上 旋涂厚 3µm 的聚酰亚胺 (PI)，经电子束刻蚀工艺得到 80nm 厚、200nm 长、100nm 宽的金 电极狭颈，反应离子刻蚀去除中间 2µm 宽的 PI 膜层使狭颈悬空，用三点弯曲装置使其产生 纳米裂隙。Dulic65等在用此法得到的纳米间隙中滴加光致变色分子溶液，自组装后进行原 位电学测试，观察到不可逆的光电开关效应。此外，Wu73等在拉断的金丝间通过两端化学 键锚定组装分子，由于 S-Au 键强于 Au 原子间作用力，再拉伸金丝时电极处的金丝被拉长， 直到拉力大于金原子间作用力使得分子结断裂，对一系列低聚亚苯基亚乙炔基（OPE）分子 的研究表明，去除其一端锚定基团后仍能形成分子结，分子间的 - 共轭键足够强大使分子 桥接在两电极中；Kiguchi 则在研究 C6074和苯75分子结电学特性时发现，组装有 - 共轭 分子的金属电极比具有直接接触金属原子更高的导电率。MCBJ 法具有电极间距和接触面积 可控、重现性较好的优点，通过做电导率统计直方图可以减少实验误差，但同时也引入了抽 样误差。此外，电极材料的选择受限于其延展性，获得的分子结既不稳定又无法寻址，仅适 于刚性小分子的统计试验研究。1.3.2电迁移法电迁移法是利用金属纳米线狭颈处的原子在外加电流温度作用下产生迁移断裂，形成用240245250255260265270275于分子结制备的纳米间隙，分子沉积或自组装在此前后进行均可。Park 12等用此法研究了 CdSe 单电子晶体管，先在二氧化硅上沉积两微区电极后旋涂 PMMA/(PMMAMAA)双层光 刻胶进行电子束刻蚀，因下层胶显影速度高于上层而得到一宽 200nm 距基片垂距 400nm 的 掩膜悬桥76，先后与基片法线成 ±15°角沉积 3.5nm 和 10nm 的铬、金膜以使二者在掩膜下 搭接，最后再垂直沉积 3.5nm/80nm 的铬/金膜与微区电极连接，利用电迁移效应可得 1-2 nm 的裂隙。作者用 5mM/L 的 1,6-己二硫醇溶液进行分子自组装并捕获 CdSe 纳米粒子，制备单电子晶体管的成功率约为 60%，测试发现该纳米裂隙在不同温度和磁场等条件下十分稳定。 Durkan77组研究了不同长度和宽度的金纳米丝的电迁移断裂失效情况，发现定宽金线的断 裂（失效）电流密度阈值 Jfail 随长度增加而增大，其断裂主要由焦耳热应力所致；而对于定 长的金丝当丝宽小于 60nm 时 Jfail 随宽度减小迅速降低，宽于 60nm 时则与宽度无关，此时 断裂则是由电迁移、焦耳热和晶粒迁移效应共同作用引起的。他们还发现电压扫描对控制裂 隙宽度有更好的效果，在 4mV/s 及小于 0.1Jfail 的电流密度条件下，由电迁移效应和焦耳热 共同作用可在阳极附近高复现形成 1-2nm 的间隙78。Demarchi79等则用(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷代替 Cr 或 Ti 作为 Au 膜的粘附层可提高 断结成功率，最小间隙约为 5.5nm。Asghar80等则结合 FIBL 技术和电迁移法制备了纳米间 隙，先后电子束沉积约宽 3µm 厚 150Å 和 50Å 的 Au、Ti 电极，再用 30kV，1pA 的 Ga 聚焦离子束在中部进行 60s 的线状微区减薄，最后用电迁移法使之断裂形成 150-500nm 宽的间隙， 相对于电子束刻蚀此过程具有简便快速的特点。Khondaker81等研究了低温(4.2K)下亚苯基 亚乙炔基类分子的电学特性，在 1.5V 偏压下观测到了负微分电阻(NDR)现象，认为是分子 构型或分子电极界面变化所致，与是否添加硝基官能团无关。Marquardt66等用电迁移法使 碳纳米管断裂，获得了小于 10nm 的间隙，通过双向直流电泳技术捕获分子获得分子结。相 比