As one of the electronic device structures that may exceed the limit of the top-down lithography technology that has supported the progress of the current electronics, research on electronic properties of a single-molecule junction that bridges one molecule between electrodes is done actively. The major factors that determine the electronic state of a single-molecule junction are the energy gap (Egap) between the Fermi level and the molecular orbital of the electrode and the hybrid strength of the electronic state of the electrode and the electronic state of the molecule. In particular, when Egap = 0, the transmission probability T = 1 can be realized by resonant tunneling, and the quantized conductance G0 = (2e2)⁄h = 77.4 μS which is the maximum electric conductivity in one dimensional system can be realized is expected. If Egap can be changed by external modulation by field effect or the like, there is a possibility of becoming an element with high ON / OFF ratio by switching between resonant tunneling state and nonresonant state. However, measurement of a three-terminal type using a gate electrode is technically difficult, so there are few measurement examples, and switching of resonance state and the like have not been demonstrated. Purposes of my study are determining the electron state of single molecules and realizing the external modulation function in MCBJ substrates. This time, as a preliminary step, I will introduce the result of work on microfabrication of substrate with electron beam lithography equipment.
現在のエレクトロニクスの進展を支えてきたトップダウン型のリソグラフィー技術の限界をこえる可能性のある電子素子構造の一つとして、一つの分子を電極間に橋渡しさせた単分子接合の電子物性の研究が活発に行われている。 単分子接合の電子状態を決める大きな要因は、電極のフェルミレベルと分子軌道の間のエネルギー差（Egap）と、電極の電子状態と分子の電子状態の混成強度である。とくにEgapのときには、共鳴トンネルにより透過確率T = 1が実現でき、一次元系での最大の電気伝導度である量子化コンダクタンスG0 = (2e2)⁄h = 77.4 μS が実現できると予測される。電界効果などによる外部変調によりEgapを変化させることができると、共鳴トンネル状態と非共鳴の状態を切り替えることで、ON/OFF比の高い素子となる可能性がある。 しかし、ゲート電極を利用した三端子型の測定は、技術的に困難なため、測定例はほとんどなく、共鳴状態の切り替えなどは実証されていない。私の研究では、ゲート電極を組み込んだデバイスで分子の電子状態を解明すること、また、外部変調機能を実現することを目的としている。今回はその前段階として基板を電子線リソグラフィー装置を用いて微細加工に取り組んだ結果を紹介する。