6、超小一维金属纳米结构研究

超小一维金属纳米结构研究

1. 引言

电子在低维结构中的受限会引发有趣的输运现象和电子特性。在金属层中，我们已经能观察到量子尺寸效应（QSE）。以金属铅（Pb）层为例，量子阱态导致了“魔岛”高度的形成，并且在硅（Si）(111)表面的铅层中，霍尔系数随层厚度的变化会出现多次符号改变，这与二维能带结构的厚度依赖性有关，也和量子尺寸效应相关。

在一维（1D）物体中，电子会受到极端限制，从而产生与费米液体不同的特性。利用邻晶面和在半导体衬底上吸附亚单层金属是创建一维导体的灵活方法。例如，在邻晶面Si(111)表面上，亚单层覆盖的银（Ag）和金（Au）会形成链状结构，这些结构在垂直于链方向上具有局域态。然而，这些弱相互作用系统常常会出现不稳定性，如佩尔斯（Peierls）或莫特 - 哈伯德（Mott - Hubbard）不稳定性，而且电子输运的一维特性也很难确定。

为了测试这些量子力学物体在强耦合情况下的导电特性，关键是要生成可靠的接触点。

2. 接触点的生成方法

我们采用了两种不同的方法来生成接触点：
- 使用TiSi₂垫 ：
1. 通过电子束光刻在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中生成TiSi₂垫于硅单晶晶片上。
2. 将钛（Ti）蒸发到已显影的结构上。
3. 进行剥离操作，并仔细去除所有PMMA痕迹。
4. 将结构放入超高真空（UHV）中，在约650°C下反应生成TiSi₂。
5. 通过在垫边缘设置内置浓度梯度来避免反应过程中形成大的台阶束。
6. 在UHV中对整个表面进行氧化后，使用UHV电子束光刻将线状结构直接写入超薄二氧化硅（Si