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MEAs mit EGaIn Tropfenelektroden 41 Octadecanethiol in MEA-EGaIn Brücken Abbildung 4.3: Exemplarische I-V Kurven aus Tropfen-Elektroden-Experimenten. Alle Graphen wurden mitdemselben Chip aufgenommen. Jeder Graph zeigt ein andere Elektrode. Die Elektroden wurden mit einer Octadecanethiole (ODT) SAM beschichtet.
42 Kapitel 4: EGaIn-Eutektikum als Kontakt zu molekularen Monolagen auch nach mehreren Zyklen kein stabiler Zustand gefunden wurde. In einigen Fällen gingen derartige Kurven in Kurzschlüsse über oder verloren den elektrischen Kontakt. Zur weiteren Auswertung wurden nur die als stabil eingeordneten Elektroden verwendet. Deren Anteil schwankte zwischen 10 und 40 %. In Abbildung 4.3 sind exemplarische I- V Kennlinien von stabilen Tunnelströmen von einem MEA Chip mit 12 μm Elektroden gezeigt. Jeder Graph bezieht sich auf eine Elektrode. Die Messkurven in den Graphen wurden unmittelbar nacheinander aufgenommen und zeigen eine relative hohe Fluktuation. Zum einen werden diese durch die Rauigkeit aufgedampfter Metalllme hervorgerufen [105]. Weiterhin können verschiedene Defekte in der SAM auftreten, was zu Variationen der Messungen führt. In der Arbeit von Weiss et al. werden diese diskutiert [104]. Hauptsächlich Verunreinigungen und Stufenkanten sind die Ursache von Variationen in der eektiven Schichtdicke der SAM. Auf Grund der exponentiellen Abhängigkeit der Stromstärke von der Schichtdicke (vgl. Gl. 2.2) werden somit starke Schwankungen hervorgerufen. Eine semilogarithmische Darstellung der Stromdichte der hier gemessenen Daten, ist in A) B) C) control Stromdichte in A/cm² Octadecanethiol Strom in A Simmons Fit ö= 1.782eV d = 2.47nm á = 0.671 ln(I/V²) Spannung in V Spannung in V -1 1/V in V Abbildung 4.4: A) Semilogarithmische Darstellung der Stromdichte von exemplarischen Messungen von einem Chip mit ODT SAM und Kontrollmessungen. B) Gemittelte Tunnelstromkurve von ODT Messungen (schwarze Kreise) und Fit nach Simmons (rote Linie). C) Selbe Daten wie in B) jedoch in TVS Darstellung. Abbildung 4.4 A) gezeigt. Durch die ODT SAM wird die Stromdichte deutlich unter den Grenzwert für Kurzschlüsse gesenkt. Zur weiteren Untersuchung des Transportmechanismus wurden gemittelte I-V Kurven einzelner Elektroden nach Simmons (Gleichung 2.3 aus Abschnitt 2.1.1) angettet. Bei der Anpassung der Simmons-Gleichung wurden die Barrierenhöhe und der Formfaktor variiert. Die Barrierendicke wurde zu 2.47 nm vorgegeben, was der Dicke der ODT SAM entspricht [45]. Abbildung 4.4 B) zeigt eine gemittelte Messkurve und den entsprechenden Fit. Die Simmons-Funktion beschreibt den I-V Zusammenhang sehr gut. Im negativen Bereich gibt es leichte Abweichungen, welche durch eine Asymmetrie der Messkurve hervorgerufen werden. Diese sind ein Resultat der Au-ODT-EGaIn Brücke, welche ein asymmetrisches System darstellt. Zum einen haben die Elektroden leicht unterschiedliche Austrittsarbeiten und zum anderen ist das Molekül ODT auf Grund unterschiedlicher Kopf- und Endgruppen selbst asymmetrisch. Diese Eekte sind zwar gering, führen jedoch zu der Abweichung von der komplett symmetrischen Simmson-Gleichung. Die Barrierenhöhe von Alkanthiolen wurde in mehreren anderen Arbeiten bestimmt [108,
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