Electron transport at the nanometer-scale spatially revealed by four-probe scanning tunneling microscopy

Advanced Functional Materials

Volumn 23, Issue 20, 2013, Pages 2509-2524

  Li, An Ping ^a   Clark, Kendal W ^a   Zhang, X G ^a   Baddorf, Arthur P ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

charge transport; electronic structures; nanostructures; scanning tunneling microscopy; structure property relationships

Indexed keywords

ELECTRONIC AND STRUCTURAL PROPERTIES; GRAIN BOUNDARY RESISTANCE; GRAIN BOUNDARY STRUCTURE; NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGIES; STRUCTURAL PHASE TRANSITION; STRUCTURE PROPERTY RELATIONSHIPS; STRUCTURES AND PROPERTIES; TWO-DIMENSIONAL STRUCTURES;

CHARGE TRANSFER; ELECTRONIC STRUCTURE; GRAIN BOUNDARIES; LANTHANUM COMPOUNDS; MATERIALS PROPERTIES; NANOSCIENCE; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOSTRUCTURES; NANOWIRES; PROBES; RESEARCH; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SEMICONDUCTOR JUNCTIONS; SURFACE DEFECTS; TRANSPORT PROPERTIES; TWO DIMENSIONAL;

ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES;

EID: 84877825672     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201203423     Document Type: Article

References (87)

1. a) J. V. Barth, G. Costantini, K. Kern, Nature 2005, 437, 671
2. b) M. F. Crommie, C. P. Lutz, D. M. Eigler, Science 1993, 262, 218
3. c) D. M. Eigler, E. K. Schweizer, Nature 1990, 344, 524
4. d) Y. Huang, X. Duan, Y. Cui, L. J. Lauhon, K.-H. Kim, C. M. Lieber, Science 2001, 294, 1313
5. e) S. Iijima, Nature 1991, 354, 56
6. f) T. A. Jung, R. R. Schlittler, J. K. Gimzewski, H. Tang, C. Joachim, Science 1996, 271, 181
7. g) T. Junno, K. Deppert, L. Montelius, L. Samuelson, Appl. Phys. Lett. 1995, 66, 3627
8. h) A. P. Li, F. Flack, M. G. Lagally, M. F. Chisholm, K. Yoo, Z. Y. Zhang, H. H. Weitering, J. F. Wendelken, Phys. Rev. B 2004, 69, 5
9. i) I.-W. Lyo, P. Avouris, Science 1991, 253, 173
10. j) K. Yoo, A. P. Li, Z. Y. Zhang, H. H. Weitering, F. Flack, M. G. Lagally, J. F. Wendelken, Surf. Sci. 2003, 546, L803.
11. G. Binnig, C. F. Quate, C. Gerber, Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 930.
12. G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 1982, 49, 57.
13. J. Rammer, Rev. Mod. Phys. 1991, 63, 781.
14. E. W. Plummer, Ismail, R. Matzdorf, A. V. Melechko, J. P. Pierce, J. D. Zhang, Surf. Sci. 2002, 500, 1.
15. S. V. Kalinin, A. Gruverman, Scanning Probe Microscopy, Springer, New York 2006.
16. S. V. Kalinin, M. R. Suchomel, P. K. Davies, D. A. Bonnell, J. Am. Ceram. Soc. 2002, 85, 3011.
17. S. V. Kalinin, D. A. Bonnell, Phys. Rev. B 2004, 70, 235304.
18. P. Muralt, D. W. Pohl, Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 514.
19. A. Bannani, C. A. Bobisch, R. Moller, Rev. Sci. Instrum. 2008, 79, 083704.
20. a) V. Cherepanov, E. Zubkov, H. Junker, S. Korte, M. Blab, P. Coenen, B. Voigtlander, Rev. Sci. Instrum. 2012, 83, 5
21. b) R. Hobara, N. Nagamura, S. Hasegawa, I. Matsuda, Y. Yamamoto, Y. Miyatake, T. Nagamura, Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 053705.
22. a) H. Grube, B. C. Harrison, J. Jia, J. Boland, J. Rev. Sci. Instrum. 2001, 72, 4388
23. b) G. Olivier, M. Hubertus, John T. Yates Jr., J. Moon-Chul, L. Jeremy, A. Joachim, Rev. Sci. Instrum. 2005, 76, 045107
24. c) T. Shigemi, S. Byron, N. Nobuyuki, Rev. Sci. Instrum. 1991, 62, 1767
25. d) T. M. Hansen, K. Stokbro, O. Hansen, T. Hassenkam, I. Shiraki, S. Hasegawa, P. Boggild, Rev. Sci. Instrum. 2003, 74, 3701.
26. T.-H. Kim, Z. Wang, J. F. Wendelken, H. H. Weitering, W. Li, A.-P. Li, Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 123701.
27. A. S. Walton, C. S. Allen, K. Critchley, M. L. Gorzny, J. E. McKendry, R. M. D. Brydson, B. J. Hickey, S. D. Evans, Nanotechology 2007, 18, 065204.
28. T. Nakayama, O. Kubo, Y. Shingaya, S. Higuchi, T. Hasegawa, C.-S. Jiang, T. Okuda, Y. Kuwahara, K. Takami, M. Aono, Adv. Mater. 2012, 24, 1675.
29. S. Hasegawa, F. Grey, Surf. Sci. 2002, 500, 84.
30. S. Qin, T.-H. Kim, Z. Wang, A.-P. Li, Rev. Sci. Instrum. 2012, 83, 063704.
31. F. M. Smits, Bell Syst. Tech. J. 1958, 37, 711.
32. L. J. van der Pauw, Philips Res. Rep. 1958, 13.
33. P. Hofmann, J. W. Wells, J. Phys.: Conden. Matter 2009, 21, 013003.
34. J. W. Wells, J. F. Kallehauge, P. Hofmann, Surf. Sci. 2008, 602, 1742.
35. C. S. Chu, R. S. Sorbello, Phys. Rev. B 1990, 42, 4928.
36. a) T. Druga, M. Wenderoth, J. Homoth, M. A. Schneider, R. G. Ulbrich, Rev. Sci. Instrum. 2010, 81, 083704
37. b) R. Moller, A. Esslinger, B. Koslowski, Appl. Phys. Lett. 1989, 55, 2360
38. c) J. P. Pelz, R. H. Koch, Rev. Sci. Instrum. 1989, 60, 301
39. d) M. Rozler, M. R. Beasley, Rev. Sci. Instrum. 2008, 79, 073904.
40. A. P. Baddorf, in Scanning Probe Microscopy (Eds:, S. V. Kalinin, A. Gruverman,), Springer, New York 2007, p. 11.
41. a) R. M. Feenstra, W. A. Thompson, A. P. Fein, Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 608
42. b) A. P. Fein, J. R. Kirtley, R. M. Feenstra, Rev. Sci. Instrum. 1987, 58, 1806.
43. a) S. Hasegawa, I. Shiraki, F. Tanabe, R. Hobara, T. Kanagawa, T. Tanikawa, I. Matsuda, C. L. Petersen, T. M. Hansen, P. Boggild, F. Grey, Surf. Rev. Lett. 2003, 10, 963
44. b) S. Hasegawa, I. Shiraki, T. Tanikawa, C. L. Petersen, T. M. Hansen, P. Boggild, F. Grey, J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 8379.
45. T. Kanagawa, R. Hobara, I. Matsuda, T. Tanikawa, A. Natori, S. Hasegawa, Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 036805.
46. K. N. Altmann, J. N. Crain, A. Kirakosian, J. L. Lin, D. Y. Petrovykh, F. J. Himpsel, R. Losio, Phys. Rev. B 2001, 64, 035406.
47. H. S. Yoon, S. J. Park, J. E. Lee, C. N. Whang, I. W. Lyo, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 096801.
48. I. Barke, F. Zheng, A. R. Konicek, R. C. Hatch, F. J. Himpsel, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 216801.
49. R. Schillinger, C. Bromberger, H. J. Jansch, H. Kleine, O. Kuhlert, C. Weindel, D. Fick, Phys. Rev. B 2005, 72, 115314.
50. J. C. Charlier, X. Blase, S. Roche, Rev. Mod. Phys. 2007, 79, 677.
51. D. Connetable, G. M. Rignanese, J. C. Charlier, X. Blase, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 015503.
52. a) G. Lee, J. Guo, E. W. Plummer, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 116103
53. b) H. W. Yeom, S. Takeda, E. Rotenberg, I. Matsuda, K. Horikoshi, J. Schaefer, C. M. Lee, S. D. Kevan, T. Ohta, T. Nagao, S. Hasegawa, Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 4898.
54. P. C. Snijders, H. H. Weitering, Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 307.
55. a) C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, W. A. de Heer, Science 2006, 312, 1191
56. b) K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, A. A. Firsov, Nature 2005, 438, 197.
57. S. Yamazaki, Y. Hosomura, I. Matsuda, R. Hobara, T. Eguchi, Y. Hasegawa, S. Hasegawa, Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 116802.
58. J. N. Crain, A. Kirakosian, K. N. Altmann, C. Bromberger, S. C. Erwin, J. L. McChesney, J. L. Lin, F. J. Himpsel, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 176805.
59. H. W. Yeom, Y. K. Kim, E. Y. Lee, K. D. Ryang, P. G. Kang, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 205504.
60. C. Zeng, P. R. C. Kent, T.-H. Kim, A.-P. Li, H. H. Weitering, Nat. Mater. 2008, 7, 539.
61. a) C. Tegenkamp, Z. Kallassy, H. Pfnur, H. L. Gunter, V. Zielasek, M. Henzler, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 176804
62. b) C. Tegenkamp, D. Lukermann, S. Akbari, M. Czubanowski, A. Schuster, H. Pfnur, Phys. Rev. B 2010, 82, 205413.
63. S. Qin, T.-H. Kim, Y. Zhang, W. Ouyang, H. H. Weitering, C.-K. Shih, A. P. Baddorf, R. Wu, A.-P. Li, Nano Lett. 2012, 12, 938.
64. S. Qin, S. Hellstrom, Z. Bao, B. Boyanov, A.-P. Li, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 103103.
65. H. J. Mamin, P. H. Guethner, D. Rugar, Phys. Rev. Lett. 1990, 65, 2418.
66. T.-H. Kim, X. G. Zhang, D. M. Nicholson, B. M. Evans, N. S. Kulkarni, B. Radhakrishnan, E. A. Kenik, A.-P. Li, Nano Lett. 2010, 10, 3096.
67. Y. Kitaoka, T. Tono, S. Yoshimoto, T. Hirahara, S. Hasegawa, T. Ohba, Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 052110.
68. D. G. Brandon, Acta Metall. 1966, 14, 1479.
69. T. Nemoto, T. Fukino, S. Tsurekawa, X. Gu, A. Teramoto, T. Ohmi, Jpn. J. Appl. Phys. 2009, 48, 066507.
70. C. Schuster, M. Vangel, H. Schafft, Microelectron. Reliab. 2001, 41, 239.
71. M. K. Srivastava, Y. Wang, X. G. Zhang, D. M. C. Nicholson, H.-P. Cheng, Phys. Rev. B 2012, 86, 075134.
72. X. G. Zhang, W. H. Butler, Phys. Rev. B 1995, 51, 10085.
73. T.-H. Kim, D. M. Nicholson, X.-G. Zhang, B. M. Evans, N. S. Kulkarni, E. A. Kenik, H. M. Meyer, B. Radhakrishnan, A.-P. Li, Jpn. J. Appl. Phys. 2011, 50.
74. K. Critchley, B. P. Khanal, M. Ł. Gõrzny, L. Vigderman, S. D. Evans, E. R. Zubarev, N. A. Kotov, Adv. Mater. 2010, 22, 2338.
75. M. L. Gorzny, A. S. Walton, M. Wnek, P. G. Stockley, S. D. Evans, Nanotechnology 2008, 19, 165704.
76. W. Fu, S. Qin, L. Liu, T.-H. Kim, S. Hellstrom, W. Wang, W. Liang, X. Bai, A.-P. Li, E. Wang, Nano Lett. 2011, 11, 1913.
77. X. Lin, X. B. He, T. Z. Yang, W. Guo, D. X. Shi, H. J. Gao, D. D. D. Ma, S. T. Lee, F. Liu, X. C. Xie, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 043103.
78. J. Homoth, M. Wenderoth, T. Druga, L. Winking, R. G. Ulbrich, C. A. Bobisch, B. Weyers, A. Bannani, E. Zubkov, A. M. Bernhart, M. R. Kaspers, R. Moller, Nano Lett. 2009, 9, 1588.
79. S.-H. Ji, J. B. Hannon, R. M. Tromp, V. Perebeinos, J. Tersoff, F. M. Ross, Nat. Mater. 2011, 11, 114.
80. K. C. Clark, et al., unpublished. 2013.
81. C. Joachim, Atomic Scale Interconnection Machines, Springer, Heidelberg 2012.
82. T.-H. Kim, M. Angst, B. Hu, R. Jin, X. G. Zhang, J. F. Wendelken, E. W. Plummer, A.-P. Li, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 5272.
83. M. Aono, C.-S. Jiang, T. Nakayama, T. Okuda, S. Qiao, M. Sakurai, C. Thirstrup, Z.-H. Wu, Oyo Buturi (Applied Physics-Monthly Journal of the Japan Society of Applied Physics) 1998, 67, 1361 (Japanese).
84. Y. Shingaya, T. Nakayamaa, M. Aono, Physica B 2002, 323.
85. T. Ikuno, M. Katayama, M. Kishida, K. Kamada, Y. Murata, T. Yasuda, S. Honda, J.-G. Lee, H. Mori, K. Oura, Jpn. J. Appl. Phys. 2004, 43.
86. T. H. Kim, R. Jin, L. R. Walker, J. Y. Howe, M. H. Pan, J. F. Wendelken, J. R. Thompson, A. S. Sefat, M. A. McGuire, B. C. Sales, D. Mandrus, A. P. Li, Phys. Rev. B 2009, 80, 214518.
87. J. K. Gimzewski, B. Reihl, J. H. Coombs, R. R. Schlittler, Z. Phys. B: Condens. Matter 1988, 72.