Нерезонансное электронное туннелирование через молекулярные плёнки в сильном электрическом поле

Abstract

Изучен процесс формирования нерезонансного туннельного тока через цепочечную молекулу с насыщенными связями. Показано, что делокализация электрона по молекуле формирует прямоугольный энергетический туннельный барьер в достаточно широком диапазоне длин молекулярной цепи. Высота барьера линейно зависит от разницы электрических потенциалов, приложенной к электродам. Найдены условия, при которых осуществляется указанный режим туннелирования. Получены аналитические выражения для тока и проводимости молекулы, из которых следует, что нелинейность вольт-амперных характеристик молекулярного провода резко возрастает с увеличением длины молекулярной цепи.

Вивчено процес формування нерезонансного тунельного струму через ланцюжкову молекулю з насиченими зв’язками. Показано, що дельокалізація електрона по молекулі формує прямокутній енергетичний бар’єр у досить широкім діяпазоні довжин молекулярного ланцюжка. Висота бар’єру лінійно залежить від ріжниці електричних потенціялів, що прикладена до електрод. Знайдено умови, за яких здійснюється зазначений режим тунелювання. Одержано аналітичні вирази для струму та провідности молекулі, з яких випливає, що нелінійність вольт-амперних характеристик молекулярного дроту різко зростає зі збільшенням довжини молекулярного ланцюжка.

Process of the current formation through a chain molecule with saturated chemical bonds is studied for the case of off-resonant electron transmission. As shown, the electron delocalization over molecule forms a rectangular energy barrier for electron tunnelling in a wide range of molecular-chain length. The height of this barrier depends linearly on the voltage applied to electrodes. The conditions for such tunnelling mode are determined. Analytical expressions for the current through the molecule as well as the molecule conductance are obtained. As shown, the nonlinearity of the current—voltage characteristics of the molecular line rises sharply with the increase of the molecular-chain length.