納米間隙中C60鍊的電-機械切換
1970年，在理論上預測了碳C60富勒烯，而1985年發現了它作為一種實際存在的物質。富勒烯是一個具有納米尺寸的籠狀結構材料；這種小尺寸使其有望應用于下一代電子器件中的超小單元元素。
與此同時，構成籠架的碳原子通過化學反應在功能基團分子之間形成衍生物，并在富勒烯之間形成連接配接。已經進行了許多嘗試，以利用C60分子的特性用于電子器件。其中，衍生物已經被合成并應用于太陽能電池的電子傳輸層，以改善其性能。
此外，通過摻雜和聚合，C60晶體的導電性可以增加。通過電子束或紫外光照射，富勒烯之間的聚合/解聚反應被證明可以增加其導電性。使用掃描隧道顯微鏡研究了可逆的聚合/解聚反應。在基于STM的研究中，聚合/解聚可以通過STM探針的載流子注入進行控制。
此外，通過STM探針的電荷注入在C60薄膜中形成環狀C60聚合物區域，表明了由傳播的載流子引起的離子反應。通過電子束光刻和電遷移的過程制備了具有納米間隙的源電極和漏電極。EBL連接配接了電極，然後通過回報控制的電遷移進行分離。
AuPd合金電極通過傳統的熱蒸發沉積。電遷移方法可重複形成納米間隙的期望分離，典型長度為幾納米到幾十納米，曲率尖端半徑為幾納米。通過掃描電子顯微鏡觀察到電極的明顯尖端曲率約為7納米。
狹窄而尖銳的尖端有望在兩個金屬電極之間高效形成一個C60鍊。CPTA薄膜從二甲基甲酰胺溶液中塗覆在電極表面和納米間隙上。包括通過電子束光刻形成的20納米間隙的微加工電極上沉積的CPTA薄膜。納米尺度制造的電極的掃描電子顯微鏡圖像。曲率的尖端半徑約為7納米。
在低于5.0×10^-3 Pa的真空條件下，測量了室溫下的I-V特性，其中獲得了二進制電阻切換。為避免通道中的意外光激發，測量室進行了陰影處理。随着電壓的逐漸增加，納米間隙中的電極之間産生了微小的非線性電流，并且在某個電壓下電流急劇增加。
值得注意的是，在C60通道中沒有使用預設的電子束和/或光照作為初始富勒烯導電的過程。與此同時，未經電子束或光照照射的微通道上沒有觀察到電流。由于電極之間的CPTA塗層的初始電阻直接反映了納米間隙的長度，是以電流步躍随着電極之間的距離增加而減小。
其與納米間隙電阻成反比。對于13個樣品，電流步躍的電壓測量值為2.15 ± 0.58 V。這個電壓下的快速電流跳躍與STM實驗中報道的聚合電壓一緻，稍後将進行讨論。在初始電壓應用期間的I-V特性。
電極間電阻與電流和電壓之間的關系以及CTPA塗層後電流突增。圖中的虛線表示最小二乘拟合。納米間隙通道中觀察到的低電流可能代表了在強電場下的電流。由于CPTA分子具有化學功能添加劑，它們傾向于在其極性位置處電極化和變形。
這可以将電流路徑距離最小化，并産生跳躍電流的增加和局部加熱。由于CPTA上的-COOH功能基團表現為電荷捕獲，電流傳導可能受到捕獲效應的嚴重限制。考慮到電流資料，基于PF-和SCLC類型分析的跳躍傳輸在應用電場下得到了廣泛采用。
通過高電阻非晶态CPTA分子的初始跳躍電流可以通過PF型傳導來了解，而不是SCLC傳導。進一步的電壓應用導緻了在2.5 V時的快速電流跳躍。在快速電流跳躍期間，納米間隙中的電流急劇增加，實作了歐姆型電流流動。低電壓區域内第二次電流注入的電阻減小了約1/100。
随後，源極-漏極電壓的進一步增加導緻電流的非線性增加。與此同時，應用電壓的進一步增加表現為急劇的電流下降，被認為是負差電阻。這個NDR是從低電阻态中的高電流到高電阻态中的低電流的切換點。
從低電阻态向高電阻态過渡時，在I-V特性中産生的負差電阻。與這種NDR特性相關的電流下降稱為“複位”。在電流的作用下，通道加熱可以去除CPTA中的-COOH化學功能添加劑，并将其轉變為自由C60，作為來自200-300 °C處移除的C60表面的化學替代元素。
對于PCBM，其化學取代基元素可以在340 °C下去除，傳回到原始的C60。 在功能添加劑被去除之後，C60的位置可以在狹窄的納米間隙中在高電場下重新排列，并允許更密集地堆積C60以增加電流。
結論
載流子從形狀電極注入到C60中，這在納米尺度的C60鍊中得到了表征。通過相鄰C60之間的聚合/解聚反應引起的C60納米鍊的電阻變化産生了二進制電阻切換。納米尺度的C60鍊在納米間隙中可用于評估切換周期中的單個結電阻。
該結産生了一個急劇的電流增加，并通過重新聚合和解聚反應導緻電流下降。通過切換特性中的切換電壓和電流分布，納米間隙中的C60鍊顯示出解聚通過加熱促進了電阻切換，而重新聚合則是由施加的電壓引起的。在富勒烯切換中，估計的切換能量成功地評估為幾毫瓦。
