Research Abstract
ナノコンタクトの電気コンダクタンスにおける転位運動の役割
Role of Dislocation Movement in the Electrical Conductance of Nanocontacts
2012年9月3日 Scientific Reports 2 : 623 doi: 10.1038/srep00623
結晶材料における原子配列の部分的な乱れのことを転位と呼ぶ。転位の移動は塑性変形中に誘起され、機械的特性に大きな影響を及ぼす。機械的特性における転位の役割は十分理解されてきたが、電気的特性における転位の役割については、唯一マーティセンの法則が転位の電気特性に与える影響をマクロスケールで扱っているだけで、ナノスケールにおける転位が電気特性に与える影響は完全に抜け落ちている。今回我々は、転位の移動に伴って生じる原子の悲鳴ともいえるノイズを検出することに成功した。また、金ナノコンタクトの引張試験のその場観察を通して、電気コンダクタンスの変化の最中における、転位挙動を明らかにした。金ナノコンタクトにおける転位の存在は電気コンダクタンスに影響を及ぼさなかったが、転位の移動によって電気コンダクタンスにその1割にも及ぶ振動が生じることが分かった。我々の結果は、転位がナノスケールで電気コンダクタンスに与える影響を明示するものである。この電気コンダクタンスの不安定性問題が、超低電力電気デバイスやナノワイヤー光起電力デバイスといった将来重要となる電子デバイスに大きな問題をもたらすと考える。
石田 忠1, 角嶋 邦之2, 溝口 照康1 & 藤田 博之1
- 東京大学生産技術研究所
- 東京工業大学
Dislocation is a lattice imperfection of crystalline materials. Dislocation movement is induced during plastic deformation and influences the mechanical properties. Although the role of dislocation in mechanical properties has been well understood, the role of dislocation in electrical properties is completely lacking. Only Matthiessen's rule addresses the electrical influence of dislocations at the macroscale. Here, we show that the electrical conductance change due to dislocations and show their movements through in situ observation of a gold nanocontact. The density of the dislocations in the gold nanocontact did not affect the electrical conductance. The repeated and discrete dislocation movements resulted in an electrical conductance oscillation. Our results demonstrate how dislocations and their movements affect electric conductance at the nanoscale. This instability issue will cause a big problem for future electric devices such as ultra low power electric devices and nanowire photovoltaic devices.
