Наноконтакты и нанопровода

     Другим направлением на который направлен взор нашей научной группы является исследование физических свойств наноконтаков.
     Бурное развитие электроники, приводящие к постоянной миниатюризации элементов интегральных микросхем, ставит перед физиками новые задачи. В частности, появляется необходимость создания проводников сверхмалых токов, а также наноструктур с необычными магнитными и электронными свойствами. Подобными свойствами обладают одномерные металлические наноструктуры, такие как нанопровода на металлической или полупроводниковой подложке и наноконтакты между двумя электродами. Таким образом, получение металлических наноконтактов с контролируемыми свойствами является на сегодняшний день одной из интереснейших и весьма актуальных задач.
     Необходимо отметить, что несмотря на то, что конкретных примеров применения металлических наноконтактов в электронике пока не существует, наноконтакты уже сегодня играют важную роль в развитии современной физики. Дело в том, что в отличие от кластеров и нанопроводов, располагающихся непосредственно на поверхности подложки, наиболее тонкие участки наноконтактов зачастую находятся на достаточно большом расстоянии от поверхностей электродов. В результате чего, влияние электродов на свойства одномерных и квазиодномерных наноструктур, формирующихся при растяжении наноконтактов, оказывается несущественным. Это позволяет проводить непосредственное сравнение экспериментальных данных и теоретических расчетов квантовой проводимости, магнитных и электронных свойств одномерных нанообъектов.
     В настоящее время одномерные наноконтакты экспериментально могут быть получены разными методами как при низких, так и при комнатных температурах К сожалению, линейные атомные контакты формируются из атомов далеко не всех металлов. Кроме того, время жизни линейных атомных контактов, полученных из чистых металлов, при комнатной температуре не превышает нескольких минут. Однако недавние экспериментальные и теоретические работы показали, что наличие в наноконтактах примесных атомов может привести к повышению их стабильности и увеличению вероятности формирования одномерных атомных цепочек. С этой точки зрения исследование процессов формирования наноконтактов из металлических сплавов становится особенно актуальным. Отметим также, что наличие примесных атомов существенно изменяет атомную и электронную структуру наноконтактов.
     Отметим влияние концентрации атомов кобальта на процесс разрыва наноконтактов. Энергия связи атомов кобальта с атомами золота больше, чем энергия связи атомов золота друг с другом, поэтому при малых концентрациях атомов кобальта формируются линейные атомные контакты, состоящие только из атомов золота. При повышении концентрации атомы кобальта распределяются по всему объему контакта. На рис представлены структуры наноконтактов Co/Au перед разрывом при различной ориентации поверхностей электродов. В результате сильного взаимодействия атомов кобальта между собой и с атомами золота смешанные линейные атомные контакты не формируются. Однако когда контакт расположен между поверхностями электродов с ориентацией (110) зачастую формируются смешанные квазиодномерные структуры (-3-1-3-1-), в которых тримеры кобальта располагаются между одиночными атомами золота (см. рис (b)). Формирование подобных систем очень похоже на формирование линейных атомных контактов, в которых атом за атомом вытягивается атомная цепочка вплоть до разрыва наноконтакта.
     Другим интересным свойством наноконтактов является магнетизм в палладиевых контактах. Контакт больших диаметров является немагнитным, однако при дальнейшей растяжке образуется атомный контакт, атомы которого обладают магнитным моментом. Подобное явление происходит, в следствие sd гибридизации, которое резко уменьшает количество d электронов вокруг атома палладия. Магнетизм в подобных системах сильно зависит от таких факторов как: симметрия, координационное число и межатомные расстояния.