Electronic transport in molecular self-assembled monolayer devices

Proceedings of the IEEE

Volumn 93, Issue 10, 2005, Pages 1815-1824

  Wang, Wenyong ^a,b   Lee, Takhee ^a,c   Reed, Mark A ^a,d,e,f  

^a IEEE   (United States)

^b NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY   (United States)

^c Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)   (South Korea)

^d YALE UNIVERSITY   (United States)

^e Technical Staff   (United States)

^f Electrical Engineering and Applied Physics Departments   (United States)

Author keywords

Molecular electronics; Spectroscopy; Tunneling

Indexed keywords

ELECTRON TUNNELING; NANOTECHNOLOGY; SELF ASSEMBLY; SPECTROSCOPY;

MOLECULAR ELECTRONICS; NANOMETER-SCALE-DEVICE STRUCTURES; TUNNELING;

ELECTRONIC EQUIPMENT;

EID: 26244440382     PISSN: 00189219     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1109/JPROC.2005.853544     Document Type: Conference Paper

References (88)

1. M. A. Reed and J. M. Tour, Sci. Amer., vol. 282, pp. 86-93, Jun. 2000.
2. M. A. Reed, C. Zhou, C. J. Muller, T. P. Burgin, and J. M. Tour, Science, vol. 278, pp. 252-254, 1997.
3. M. A. Reed and T. Lee Eds., Molecular Nanoelectronics Stevenson Ranch, CA: American Scientific, 2003.
4. J. R. Heath and M. A. Ratner, Phys. Today, pp. 43-49, May 2003.
5. Y. Chen, G.-Y. Jung, D. A. A. Ohlberg, X. Li, D. R. Stewart, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, J. F. Stoddart, and R. S. Williams, Nanotechnology, vol. 14, pp. 462-468, 2003.
6. Y. Luo, C. P. Collier, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, E. DeIonno, G. Ho, J. Perkins, H.-R. Tseng, T. Yamamoto, J. F. Stoddart, and J. R. Heath, Chem. Phys. Chem., vol. 3, pp. 519-525, 2002.
7. D. R. Stewart, D. A. A. Ohlberg, P. A. Beck, Y. Chen, R. S. Williams, J. O. Jeppesen, K. A. Nielsen, and J. F. Stoddart, Nano Lett., vol. 4, pp. 133-136, 2004.
8. T. Lee, W. Wang, J. F. Klemic, J. J. Zhang, J. Su, and M. A. Reed, J. Phys. Chem. B, vol. 108, pp. 8742-8750, 2004.
9. A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films from Langmuir - Blodgett to Self-Assembly. Boston, MA: Academic, 1991.
10. G. E. Poirier, Chem. Rev., vol. 97, pp. 1117-1127, 1997.
11. M. A. Ratner, B. Davis, M. Kemp, V. Mujica, A. Roitberg, and S. Yaliraki, Molecular Electronics: Science and Technology, The Annals of the New York Academy of Sciences A. Aviram and M. Ratner Eds. New York: New York Academy of Sciences, 1998, vol. 852.
12. C. Boulas, J. V. Davidovits, F. Rondelez, and D. Vuillaume, Phys. Rev. Lett., vol. 76, pp. 4797-4800, 1996.
13. M. W. Walczak, C. Chung, S. M. Stole, C. A. Widrig, and M. D. Porter, J. Amer. Chem. Soc., vol. 113, pp. 2370-2378, 1991.
14. R. G. Nuzzo, B. R. Zegarski, and L. H. Dubois, J. Amer. Chem. Soc., vol. 109, pp. 733-740, 1987.
15. C. A. Widrig, C. Chung, and M. D. Porter, J. Electroanal. Chem., vol. 310, pp. 335-359, 1991.
16. G. E. Poirier and M. J. Tarlov, Langmuir, vol. 10, pp. 2853-2856, 1994.
17. M. D. Porter, T. B. Bright, D. L. Allara, and C. E. D. Chidsey, J. Amer. Chem. Soc., vol. 109, pp. 3559-3568, 1987.
18. L. A. Bumm, J. J. Arnold, T. D. Dunbar, D. L. Allara, and P. S. Weiss, J. Phys. Chem. B, vol. 103, pp. 8122-8127, 1999.
19. B. Xu and N. J. Tao, Science, vol. 301, pp. 1221-1223, 2003.
20. D. J. Wold and C. D. Frisbie, J. Amer. Chem. Soc., vol. 123, pp. 5549-5556, 2001.
21. D. J. Wold, R. Haag, M. A. Rampi, and C. D. Frisbie, J. Phys. Chem. B, vol. 106, pp. 2813-2816, 2002.
22. X. D. Cui, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. Primak, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, G. Harris, and S. M. Lindsay, Nanotechnology, vol. 13, pp. 5-14, 2002.
23. X. D. Cui, A. Primak, X. Zarate, J. Tomfohr, O. F. Sankey, A. L. Moore, T. A. Moore, D. Gust, L. A. Nagahara, and S. M. Lindsay, J. Phys. Chem. B, vol. 106, pp. 8609-8614, 2002.
24. R. Holmlin, R. Haag, M. L. Chabinyc, R. F. Ismagilov, A. E. Cohen, A. Terfort, M. A. Rampi, and G. M. Whitesides, J. Amer. Chem. Soc., vol. 123, pp. 5075-5085, 2001.
25. M. A. Rampi and G. M. Whitesides, Chem. Phys., vol. 281, pp. 373-391, 2002.
26. K. Slowinski, H. K. Y. Fong, and M. Majda, J. Amer. Chem. Soc., vol. 121, pp. 7257-7261, 1999.
27. R. L. York, P. T. Nguyen, and K. Slowinski, J. Amer. Chem. Soc., vol. 125, pp. 5948-5953, 2003.
28. J. G. Kushmerick, D. B. Holt, S. K. Pollack, M. A. Ratner, J. C. Yang, T. L. Schull, J. Naciri, M. H. Moore, and R. Shashidhar, J. Amer. Chem. Soc., vol. 124, pp. 10654-10655, 2002.
29. J. F. Smalley, S. W. Feldberg, C. E. D. Chidsey, M. R. Linford, M. D. Newton, and Y. Liu, J. Phys. Chem., vol. 99, pp. 13141-13149, 1995.
30. K. Weber, L. Hockett, and S. Creager, J. Phys. Chem. B, vol. 101, pp. 8286-8291, 1997.
31. K. Slowinski, R. V. Chamberlain, C. J. Miller, and M. Majda, J. Amer. Chem. Soc., vol. 119, pp. 11910-11919, 1997.
32. W. Wang, T. Lee, and M. A. Reed, Phys. Rev. B, vol. 68, p. 035416, 2003.
33. W. Wang, T. Lee, I. Kretzschmar, and M. A. Reed, Nano Lett., vol. 4, pp. 643-646, 2004.
34. R. C. Jaklevic and J. Lambe, Phys. Rev. Lett., vol. 17, pp. 1139-1140, 1966.
35. J. Lambe and R. C. Jaklevic, Phys. Rev., vol. 165, pp. 821-832, 1968.
36. C. J. Adkins and W. A. Phillips, J. Phys. C: Solid State Phys., vol. 18, pp. 1313-1346, 1985.
37. P. K. Hansma Ed., Tunneling Spectroscopy: Capabilities, Applications, and New Techniques New York: Plenum, 1982.
38. B. C. Stipe, M. A. Rezaei, and W. Ho, Science, vol. 280, pp. 1732-1735, 1998.
39. C. Zhou, M. R. Deshpande, M. A. Reed, L. Jones II, and J. M. Tour, Appl. Phys. Lett., vol. 71, pp. 611-613, 1997.
40. J. Chen, M. A. Reed, A. M. Rawlett, and J. M. Tour, Science, vol. 286, pp. 1550-1552, 1999.
41. K. S. Ralls, R. A. Buhrman, and R. C. Tiberio, Appl. Phys. Lett., vol. 55, pp. 2459-2461, 1989.
42. R. M. Metzger, B. Chen, U. Holpfner, M. V. Lakshmikantham, D. Vuillaume, T. Kawai, X. Wu, H. Tachibana, T. V. Hughes, H. Sakurai, J. W. Baldwin, C. Hosch, M. P. Cava, L. Brehmer, and G. J. Ashwell, J. Amer. Chem. Soc., vol. 119, pp. 10455-10466, 1997.
43. P. Horowitz and W. Hill, The Art of Electronics. New York: Cambridge Univ. Press, 1989.
44. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices. New York: Wiley, 1981.
45. R. E. Thurstans and D. P. Oxley, J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 35, pp. 802-809, 2002.
46. B. Mann and H. Kuhn, J. Appl. Phys., vol. 42, pp. 4398-4405, 1971.
47. F. F. Fan, J. Yang, L. Cai, D. W. Price, S. M. Dirk, D. V. Kosynkin, Y. Yao, A. M. Rawlett, J. M. Tour, and A. J. Bard, J. Amer. Chem. Soc., vol. 124, pp. 5550-5560, 2002.
48. W. Franz, Handbuch der Physik S. Flugge Ed. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1956, vol. 17, p. 155.
49. G. Lewicki and C. A. Mead, Phys. Rev. Lett., vol. 16, pp. 939-941, 1966.
50. B. Brar, G. D. Wilk, and A. C. Seabaugh, Appl. Phys. Lett., vol. 69, pp. 2728-2730, 1996.
51. C. Joachim and M. Magoga, Chem. Phys., vol. 281, pp. 347-352, 2002.
52. J. G. Simmons, J. Appl. Phys., vol. 34, pp. 1793-1803, 1963.
53. _, J. Phys. D, vol. 4, pp. 613-657, 1971.
54. J. K. Tomfohr and O. F. Sankey, Phys. Rev. B, vol. 65, p. 245105, 2002.
55. H. Yamamoto and D. H. Waldeck, J. Phys. Chem. B, vol. 106, pp. 7469-7473, 2002.
56. C.-C. Kaun and H. Guo, Nano Lett., vol. 3, pp. 1521-1525, 2003.
57. S. Piccinin, A. Selloni, S. Scandolo, R. Car, and G. Scoles, J. Chem. Phys., vol. 119, pp. 6729-6735, 2003.
58. M. A. Bryant and J. E. Pemberton, J. Amer. Chem. Soc., vol. 113, pp. 8284-8293, 1991.
59. H. S. Kato, J. Noh, M. Hara, and M. Kawai, J. Phys. Chem. B, vol. 106, pp. 9655-9658, 2002.
60. C. Castiglioni, M. Gussoni, and G. Zerbi, J. Chem. Phys., vol. 95, pp. 7144-7149, 1991.
61. M. Molinari, H. Rinnert, M. Vergnat, and P. Weisbecker, Mater. Sci. Eng. B, vol. 101, p. 186, 2003.
62. U. Mazur and K. W. Hipps, J. Phys. Chem., vol. 85, pp. 2244-2249, 1981.
63. J. G. Kushmerick, J. Lazorcik, C. H. Patterson, R. Shashidhar, D. S. Seferos, and G. C. Bazan, Nano Lett., vol. 4, pp. 639-642, 2004.
64. J. Kirtley and J. T. Hall, Phys. Rev. B, vol. 22, pp. 848-856, 1980.
65. I. J. Lauhon and W. Ho, Phys. Rev. B, vol. 60, pp. R8525-R8528, 1999.
66. J. Klein, A. Leger, M. Belin, D. Defourneau, M. J. L. Sangster, and, Phys. Rev. B, vol. 7, pp. 2336-2348, 1973.
67. L. J. Lauhon and W. Ho, Rev. Sci. Instrum., vol. 72, pp. 216-223, 2001.
68. M. A. Kastner, Phys. Today, Jan. 24-31, 1993.
69. A. Aviram and M. Ratner Eds., Molecular Electronics: Science and Technology, The Annals of the New York Academy of Sciences New York: New York Academy of Sciences, 1998, vol. 852.
70. J. Reimers, C. Picconatto, J. Ellenbogen, and R. Shashidhar, Molecular Electronics III, The Annals of the New York Academy of Sciences. New York: New York Academy of Sciences, 2003, vol. 1006.
71. A. Nitzan and M. A. Ratner, Science, vol. 300, pp. 1384-1389, 2003.
72. Hewlett-Packard Quantum Science Research, "Beyond silicon: Breakthroughs in molecular electronics," [Online]. Available: http://www.hpl.hp.com/research/qsr/
73. C. P. Collier, G. Mattersteig, E. W. Wong, Y. Luo, K. Beverly, J. Sampaio, F. M. Raymo, J. F. Stoddart, and J. R. Heath, Science, vol. 289, pp. 1172-1175, 2000.
74. C.N. Lau, D. R. Stewart, R. S. Williams, and M. Bockrath, Nano Lett., vol. 4, pp. 569-572, 2004.
75. M. Fujihira and H. Inokuchi, Chem. Phys. Lett., vol. 17, pp. 554-556, 1972.
76. S. G. Lias, J. E. Bartmess, J. F. Liebman, J. L. Holmes, R. D. Levin, and W. G. Mallard, "Gas-phase ion and neutral thermochemistry," J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 17, no. 1, p. 24, 1998.
77. H.-H. Yang and R. L. McCreery, Anal. Chem., vol. 71, p. 4081, 1999.
78. J. Chen, L. C. Calvet, M. A. Reed, O. W. Carr, D. S. Grubisha, and D. W. Bennett, Chem. Phys. Lett., vol. 313, pp. 741-748, 1999.
79. J. G. Simmons and R. R. Verderber, Prof. Roy. Soc. A., vol. 301, pp. 77-102, 1967.
80. G. Dearnaley, A. M. Stoneham, and D. V. Morgan, Rep. Prog. Phys., vol. 33, pp. 1129-1191, 1970.
81. E. E. Polymeropoulos and J. Sagiv, J. Chem. Phys., vol. 69, pp. 1836-1847, 1978.
82. R. Stratton, G. Lewicki, and C. A. Mead, J. Phys. Chem. Solids, vol. 27, pp. 1599-1604, 1966.
83. G. H. Parker and C. A. Mead, Phys. Rev. Lett., vol. 21, pp. 605-607, 1968.
84. J. Maserjian and G. P. Petersson, Appl. Phys. Lett., vol. 25, pp. 50-52, 1974.
85. A. M. Napper, H. Liu, and D. H. Waldeck, J. Phys. Chem. B, vol. 105, pp. 7699-7707, 2001.
86. P. D. Bogdanoff, B. Fultz, and S. Rosenkranz, Phys. Rev. B, vol. 60, pp. 3976-3981, 1999.
87. U. Mazur and K. W. Hipps, J. Phys. Chem., vol. 86, pp. 2854-2860, 1982.
88. H. Kurata, M. Hirose, and Y. Osaka, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 20, p. L811, 1981.