Investigation of a metal-organic interface - realization and understanding of a molecular switch

Neucheva, Olga; Tautz, Frank Stefan

doi:3276

Investigation of a metal-organic interface - realization and understanding of a molecular switch = Untersuchung einer metallorganischen Schicht-Grenzfläche : Realisierung und Verständnis eines molekularen Schalters

Neucheva, Olga (Author)

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Olga Neucheva

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

Umfang134 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Tautz, Frank Stefan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-06-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-32762
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63098/files/3276.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Rastertunnelmikroskop (Genormte SW) ; Rastertunnelmikroskopie (Genormte SW) ; Freies Molekül (Genormte SW) ; Einzelmolekülspektroskopie (Genormte SW) ; Switch <Kommunikationstechnik> (Genormte SW) ; Physik (frei) ; STM (frei) ; STS (frei) ; single molecule (frei) ; molecular switch (frei) ; vibrational heating (frei) ; PTCDA (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530
pacs: 82.37.-j * 84.32.Dd * 82.37.Gk * 73.63.-b * 81.07.Nb * 85.65.+h

Kurzfassung
Molekulare Elektronik mit organischen Materialien ist ein junger und sehr dynamischer Bereich. Der vorherrschende Trend zur Miniaturisierung zusammen mit immer höherer Komplexität und steigenden Produktionskosten herkömmlicher Halbleiterelektronik, zwingt Unternehmen nach alternativen Ausschau zu halten, die weitere Verkleinerungen bei erheblich geringeren Kosten versprechen. Nachdem Geräte wie Fernseher und ebook reader, die auf organischen Transistoren beruhen, für Anwender in der breiten Massebereits vorgestellt wurden, wird erwartet, dass molekulare Elektronik den nächsten Durchbruch in der Bauteilgröße bringt. Unglücklicherweise beinhalten die meisten Organik/Metall Grenzflächen intrinsische Defekte, die zu einer Brechung der Homogenität der Grenzflächeneigenschaften führen. In dieser Arbeit wurden elektronische und strukturelle Eigenschaften solcher Defekte untersucht, um die Auswirkungen dieser Inhomogenitäten auf die Qualität der Grenzschichten zu verstehen. Allerdings liegt das Hauptaugenmerk dieser Arbeit auf der Untersuchung lokaler Eigenschaften einzelner Moleküle. Die Eigenschaft des Raster Tunnel Mikroskops (RTM) als lokale Sonde zu fungieren, ausnutzend, wurde ein Schalter, aufgebaut aus einem einzelnen Molekül, realisiert und untersucht. Zusätzlich wurde in enger Zusammenarbeit mit einer Gruppe aus der theoretischen Physik, der Mechanismus der hinter dem Schaltprozess steht, identifiziert und beschrieben. Neben der Untersuchung des Schaltprozesses wurde außerdem die Eigenschaft des RTMs zum Bau von Nanostrukturen verschiedener Formen aus großen organischen Molekülen gezeigt. Die Parameter zur Realisierung und Kontrolle des Schaltprozesses und zum Bau der molekularen Korrale zu kennen, das Ergebnis dieser Untersuchung, erlaubt die Rekonstruktion des studierten molekularen Ensembles und sein Einsatz in molekularen Schaltkreisen, dies stellt einen weiteren Schritt hin zur Miniaturisierung elektronischer Bauteile dar.

The field of molecular organic electronics is an emerging and very dynamic area. The continued trend to miniaturisation, combined with increasing complexity and cost of production in conventional semiconductor electronics, forces companies to turn their attention to alternatives that promise the next levels of scale at significantly lower cost. After consumer electronic devices based on organic transistors, such as TVs and book readers, have already been presented, molecular electronics is expected to offer the next breakthrough in feature size. Unfortunately, most of the organic/metal interfaces contain intrinsic defects that break the homogeneity of the interface properties. In this thesis, the electronic and structural properties of such defects were examined in order to understand the influence of the inhomogeneities on the quality of the interface layer. However, the main focus of this work was the investigation of the local properties of a single molecule. Taking advantage of the Scanning Tunnelling Microscope's (STM's) ability to act as a local probe, a single molecular switch was realized and studied. Moreover, in close collaboration with theory groups, the underlying mechanism driving the switching process was identified and described. Besides the investigation of the switching process, the ability of the STM to build nanostructures of different shapes from large organic molecules was shown. Knowing the parameters for realization and control of the switching process and for building the molecular corrals, the results of this investigation enable the reconstruction of the studied molecular ensemble and its deployment in electric molecular circuits, constituting a next step towards further miniaturization of electronic devices.

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