View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

MEAs mit EGaIn Tropfenelektroden 45
Dadurch lässt sich die Kurve nur im positiven Bereich gut durch die Simmons-Gleichung
beschreiben. Zwar ist eine exakte Beschreibung des Verlaufs nicht möglich, dennoch wird
auch hier direktes Tunneln als dominanter Ladungstransport gesehen. Die TVS Darstellung
der Messwerte in Abbildung 4.6 C) bestätigt dies durch den deutlichen Wechsel im
Kurvenverlauf. Insbesondere in der TVS Darstellung treten die Abweichungen der symmetrischen
Simmons-Gleichung von den Messdaten deutlich hervor. Die Position des Wechselpunktes
im TVS Graph liegt im Bereich x min =[2.0...2.5]V −1 , was einer Spannung von
0.4 - 0.5 V entspricht. Damit geht beim Amino-PEG der Ladungstransport deutlich früher
ins Fowler-Nordheim-Tunneln über als beim ODT. Dies passt auch zu den Ergebnissen
des Simmons-Fits, welcher beim Amino-PEG eine niedrigere Barrierehöhe als beim ODT
ndet. Ebenfalls wird die Abhängigkeit des Übergangspunktes von der Moleküllänge durch
diese Daten weiter unterstützt.
Eine zusätzliche Unsicherheit bei der Anpassung der Simmonskurve ist die Dicke der
Amino-PEG SAM. Es ist denkbar, dass diese dünner ausfällt als von der Moleküllänge
her erwartet wurde. Dies kann zum einen an einem Bindungswinkel zwischen Amino-PEG
Molekül und Flächennormalen der Au-Oberäche liegen, wie es auch bei reinen Alkanthiolen
vorkommt [43]. Auÿerdem ist unklar, ob die PEG-Gruppe ein starres Konstrukt bildet
oder eher ungeordnet auiegt. Letzteres würde ebenfalls zu einer Verringerung der SAM
Schichtdicke führen.
Um die hier gezeigten Messungen weiter mit der Literatur zu vergleichen, wurde der Strom
A) B) C)
control
Stromdichte in A/cm²
Amino-PEG 6
-
undecanethiol
Strom in A
Simmons Fit
ö= 1.5eV
d = 3.9nm
á = 0.6
ln(I/V²)
Spannung in V
Spannung in V
-1
1/V in V
Abbildung 4.6: A) Semilogarithmische Darstellung der Stromdichte von exemplarischen
Messungen von einem Chip mit A-PEG SAM und Kontrollmessungen. B)
Gemittelte Tunnelstromkurve von A-PEG Messungen (schwarze Kreise)
und Fit nach Simmons (rote Linie). C) Selbe Daten wie in B) jedoch in
TVS Darstellung.
aufein einzelnes Molekül herunter gerechnet. Dazu wurde die gemittelte Stromdichte bei
0.5 V verwendet und mit einer Packungsdichte von 4.6 · 10 14 Molekülen/cm 2 die Leitfähigkeit
eines einzelnen Moleküls abgeschätzt [115]. In Abbildung 4.7 ist die Leitfähigkeit in
Anteilen des Leitfähigkeitsquants G 0 (G 0 =2e 2 /h =77.4μS) dargestellt. Ebenfalls sind
Leitfähigkeitswerte für Alkanethiole aus anderen Arbeiten gezeigt. Der aus dieser Arbeit
stammende Wert für Amino-PEG wurde bei einer Kettenlänge von 20 C-Atomen eingetragen.
Aus oben genannten Gründen wird diese Kettenlänge als passendste Entsprechung
für die Schichtdicke von Amino-PEG SAMs gesehen. Die Messwerte dieser Arbeit passen