Elektrische Eigenschaften halbmetallischer Einzelatomkontakte und inelastische Anregungen in Nanodrähten

(a)Abb. 1: Einteilung des Einzelatomkontakts in einen linken, zentralen und rechten Bereich. Die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Vibrationen wird in der dynamischen Region berücksichtigt. (b) Energieabhängige elastische Transmission τ(E)und die vier größten Transmissionswahrscheinlichkeiten τ₁(E) bis τ₄(E)der Eigenkanäle. Die Fermienergie E_F ist durch eine gestrichelte, vertikale Linie gekennzeichnet. Die Einsätze zeigen die Transmission des spin-up, α, und spin-down, β, Kanals. Weil diese nahezu identisch sind, werden spinabhängige Effekte im Folgenden nicht diskutiert. (c) Von links einlaufende Wellenfunktionen Ψ₁ bis Ψ₃ der Transmissionseigenkanäle. Sie gehören jeweils zu den Transmissionswahrscheinlichkeiten τ₁(E)bis τ₃(E)und sind an der Fermienergie ausgewertet. (Der Wert der Isosurface beträgt 0.2 a.u.^-3/2.)

Abb. 2: Entwicklung des Leitwertes G=G₀τ(E_F) und der sechs größten Transmissionswahrscheinlichkeiten dre Eigenkanäle τ₁(E_F) bis τ₆(E_F) als Funktion des Elektrodenabstandes d. Die Einheit G₀=2e²/h wird als Leitwertquant bezwichnet.

Abb. 3: Berechnete, inelastische Elektronentunnelspektren für unterschiedliche Elektrodenabstände bei T = 10 K. Die zweite Ableitung d²I/dV² des Stromes nach der Spannung ist dargestellt für (a) d = 0 bis d = 4.0 a.u. und (b) d = -0.8 a.u. bis d = -4.0 a.u. Die Einsätze vergleichen die Spektren bei T = 1 K und T = 10 K für (a) d = 0 und (b) d = -0.8 a.u.

Abb. 4: Inelastische Elektronentunnelspektren eines Aluminium-Bruchkontakts, gemessen bei T = 10 K. Der lineare Leitwert, gemittelt über den gezeigten Bereich der Elekrodenabstände, beträgt G = (1.15 ± 0.15)G₀. (a) Kontour-Diagramm der inelastischen Elektronentunnelspektren als Funktion der Distanz und angelegten Spannung. Der Pfeil zeigt, dass die Daten beim Schließen des Kontaktes gewonnen wurden. Bei Abständen um 15.7 a.u. erkennt man eine abrupte Änderung des Signals. (b) Ausgewählte Tunnelspektren für verschiedene Elektrodenabstände. Jedes Spektrum besteht aus zwei Kurven aufgrund des Messzyklus, bei dem positive und negative Spannungen durchlaufen werden. Auf diese Weise kann die Stabilität der atomaren Kontakte überprüft werden sowie die Genauigkeit der Messdaten.

Abb. 5: Vergleich der gemessenen d²I/dV² aus Abb. 4 bei einem Elektrodenabstand von 15.36 a.u. mit der berechneten aus Abb. 3 bei d = 0. Die zwei experimentellen Kurven stammen von der Messung desselben Kontakts für ansteigende und abfallende Spannungen.