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Peter Grünberg Institut
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Quantenmechanische Effekte bestimmen Nanodrahtwiderstand

Wird der Durchmesser eines Nanodrahtes immer mehr und mehr reduziert, wirken sich quantenmechanische Einschlusseffekte auf den elektronischen Transport aus. Dies wurde kürzlich im Rahmen einer Zusammenarbeit des Peter Grünberg Instituts (PGI-9), der RWTH Aachen und der University of Southern California, Los Angeles herausgefunden.

Für die entsprechenden Messungen wurden nadelförmige Nanodrähte aus dem Material InN verwendet. Der Durchmesser dieser Nanodrähte betrug an der dünnsten Stelle nur 35 Nanometer und vergrößerte sich zum anderen Ende hin auf 300 Nanometer. Bei den Untersuchungen wurde beobachtet, dass der elektrische Widerstand deutlich zunahm, wenn der Nanodrahtdurchmesser die Grenze von 80 Nanometer unterschritt. Eine Erklärung lieferte ein quantenmechanisches Modell, bei dem berücksichtigt wurde, dass die eingebauten Fremdatome, welche üblicherweise die Ladungsträger für den elektrischen Transport liefern, dies nicht mehr so einfach tun. Die Ursache dafür ist, dass diese Fremdatome durch den kleinen Durchmesser bereits den Rand des Nanodrahts "sehen", was zu einer stärkeren Bindung der Ladungsträger und damit zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes führt. Die hier erzielten Resultate sind wichtig für zukünftige nanoskalige Bauelemente mit Dimensionen von wenigen zehn Nanometern.

Nano Letters Article

Spezifischer Widerstand als Funktion des NanodrahtdurchmessersSpezifischer Widerstand als Funktion des Nanodrahtdurchmessers. Der Nanodraht besteht aus InN. Die rechte Abbildung illustriert die elektronischen Zustände der Fremdatome in Bezug auf das Leitungs- und Valenzband.
Quelle: Nano Letters


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