Исследование связи энергетических спектров молекул с транспортными характеристиками одноэлектронных транзисторов на их основе

Аннотация

Исследована взаимосвязь между энергетическим спектром молекулы и транспортными характеристиками мономолекулярного одноэлектронного транзистора на основе такой молекулы. Квантовыми методами рассчитаны одноэлектронные энергетические спектры малых молекул карборана C ₂B ₁₀H ₁₂ и фуллерена C ₆₀ для их основных и возбужденных зарядовых энергетических состояний, а также платинового молекулярного кластера. Установлены эффективные емкостные параметры, предложен параметрический подход для расчета положения электронных уровней в энергетическом спектре молекул. При помощи метода имитационного моделирования Монте-Карло рассчитаны транспортные характеристики мономолекулярного одноэлектронного транзистора.

• молекулярная электроника
• одноэлектронный транзистор
• электронные наноустройства
• дискретный энергетический спектр
• диаграмма стабильности

Abstract (in English)

The relationship of energy spectra of a molecule and transport charecteristics of single-electron transistor based on this molecule is studied. Electron energy spectra of small molecules of carboran C ₂B ₁₀H ₁₂, fullerene C ₆₀ and platinum molecular cluster are calculated by means of quantum methods for their ground and exited charge energy states. Effective capacitance parameters are established and parametric approach for calculating electron levels in the molecule energy spectra is proposed. Finally transport characteristics of the molecular single-electron transistor are calculated by Monte-Carlo simulation.

Для цитирования

Литература

1. Likharev, K.K. Single-electron devices and their applications. // Proceedings of the IEEE. 1999. Vol.87. P.606.
2. Kislov V.V., Gulyaev Yu.V. et al. // International Journal of Nanoscience. 2004. Vol.3. P.137.
3. Likharev, K.K. // IBM J. Res. Develop. 1988. Vol.32. P.144.
4. Kulik, I. O., Shekhter, R. I. //Sov. Phys. JETP., 4(2):308, 1975.
5. Shorokhov V.V., Johansson P., Soldatov E.S. // Journal of Applied Physics, 2002. V. 91. №5. P.3049.
6. Шорохов В.В., Солдатов Е.С., Губин С.П., "Собственая емкость наноразмерных объектов". // РЭ. 2011. Т.56. №3. С. 326-341.
7. Saiful I Khondaker, Kang Luo and Zhen Yao. // Nanotechnology. 2011. V.21. P.095204.
8. Герасимов Я.С., Шорохов В.В., Маресов А.Г., Солдатов Е.С., Снигирев О.В., "Расчет взаимной емкости нанобъектов". // РЭ. 2011. Т.56. №12. С. 1483-1489.
9. Granovsky A. A., Firefly version 7.1.G. // [Электронный ресурс]. URL: www.http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html
10. Минкин В. И., Симкин Б. Я., Миняев Р. М. Теория строения молекул. М.: Высшая школа, 1979.
11. Danilov, A. and Hedeg, V. // Nano Lett. 2008. Vol.8. №8. P.2393-2398.
12. Park H., Park J. et al. // Nature. 2000. Vol.407. № 57.
13. Gubin, S.P., Gulayev Yu.V. et al. // Nanotechnology. 2002. Vol. 13. P.185-194.
14. Soldatov E.S. and Gubin, S. P. and Johansson, P.// Phys. Low-Dim. Struct., 1-2:113-134, 2002.
15. Gerasimov Y.S., Shorokhov V.V., Soldatov E.S. and Snigirev O.V., "Gold nanoparticle single-electron transistor simulation", Micro- and Nanoelectronics - 2012, Zvenigorod, 2012.
16. Shorokhov V.V., Soldatov E.S. and Elenskiy V.G. // Proc. SPIE, 7025(1):70250N, 2008.
17. Gerasimov Y.S. // Lomonosov 2008 - Moscow State University Proceedings. 2008.
18. Honerkamp J., “Stohastic dynamical systems: Concepts, numerical methods, data analysis.” New York: Wiley-VCH, 1994.
19. Аверин Д.В. // ЖЭТФ. 1990. Т.97. №5. С.1661.
20. Солдатов Е.С., Ханин В.В. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1996. Т.64. № 7. С.510.
21. Walter J. Stevens, Harold Basch, and Morris Krauss // J. Chem. Phys. 1984. Vol.81, 6026.