我们的实验室配备了打破连接设置在低温温度。我们使用各种测量技术彻底分析原子尺度的结构和传输特性导体。特别是我们测量电导、非弹性电子能谱学散粒噪声,各向异性\ spin-valve磁电阻和热电动势。
打破连接技术
我们的方法的选择对于原子和分子结的形成是mechanically-controllable打破连接技术。在休息结的设置中,金属丝或薄金属条与中心的一个狭窄的部分是连接到一个灵活和绝缘衬底。这个结构是放置在一个真空室,这是泵和冷却到4.2 k。控制弯曲的线坏了其支持基质暴露在低温真空条件下两新鲜和清洁电极顶尖。
微微米分辨率的微细电解分离可以调整形成原子结,一个原子或原子的链是左悬浮在两个电极之间,或者,允许引入分子作为电极顶点之间的桥梁。电子传递测量在一个不同的连接配置可以通过不断收集打破和改革结。
我们break-junction设置专门为原位化学操作。设置包括一个加热molecule-source纯化分子引入到冷端。原位形成的原子和分子连接在4.2 k提供了以下优点:(1)形成的超净的电极诱变处理undercoordinated表面高活性的原子(由金属镍、Pt、Al Ag) Au);(2)避免使用溶剂,以防止可能的钝化或不受控制的修改电极弯角的溶剂分子或附带的污染;和(3)的自由使用各种各样的分子分解(如氧气)或化学反应undercoordinated原子在电极技巧形成metal-molecule混合系统,可以进一步控制通过改变分子取向或原子间距。
示意图说明休息结技术的工作原理。金属丝的断裂后,两个新电极的技巧是在低温真空条件下暴露。介绍了分子之间的两个技巧现场从当地的一个分子来源升华。两个电极之间的距离建议可以在子埃分辨率调整。
散粒噪声分析
当前散粒噪声是指时间电流波动由于电子的不连续性。在路口药用e波动来自量子力学概率的电子传输或反射junctio n。脸上,产生的噪音结的电导的贡献取决于不同的传导渠道在结收缩(蓝道形式主义的框架)。电流的传导渠道来自监禁结收缩和原子尺度的频道数量结与当地的轨道结构。例如,当前在非盟原子连接是由一个单一的传导通道由黄金年代帷幔轨道,而对于镍原子结更多的渠道参与电导由于额外的d帷幔轨道可用于传输电流的方向。
基于散粒噪声和电导测量的传导渠道和数量可以确定每个通道的电导的贡献。然而,我们不能提供准确的通道电导超过两个渠道,是由只有两个方程的使用噪音和电导。我们克服这种限制放宽要求准确识别每个通道的电导和我们数值确定的范围可能为每个单独的通道(r . Vardimon电导的贡献。物理。88年启B, 161404 r (2013))。使用这种方法可以获得重要的信息,尽管有限的不确定性。例如,我们可以分解Pt原子链的形成过程中观察到电导振荡通道组件,研究他们的轨道起源(r . Vardimon et al .纳米列托人。14日,2988(2014))最近,我们探测自旋的进化传导渠道在氧化镍原子结的形成(r . Vardimon et al .纳米列托人。15日,3894 (2015))。
此外,可以探测到的自旋简并穿透禁止范围的电导测量噪声值和噪声spin-degenerate频道,而最小边界电流自旋极化的程度可以提取。散粒噪声对电子相关性也可以提供有用的信息,例如在近藤体制。
图表的导体的原子尺度收缩。当收缩的直径接近电子费米波长,电子在横向方向是量子化的。因此,只有某些传播电子模式(传导渠道)可以通过收缩。
磁电阻测量
磁场磁电阻是电阻的响应操作。样本设计优化的有效抑制多余的磁弹性电极运动。spin-valve实验,我们开发了一个非对称电极结构(图1 c,插图),允许我们磁化的电极平行或反平行的配置。我们低温设置配有9特斯拉磁铁或3 tesla-9tesla提供变量的向量磁铁磁场沿着某一个轴为磁阻测量spin-valve配置或360°旋转磁场对各向异性磁电阻测量。
不对称的镍电极(用红色标识)在原子尺度连接spin-valve实验。侧电极(标记为灰色)是用于监视每个电极分别磁化强度的变化。