Eur. Phys. J. AP 3, 21-28 (1998)
https://doi.org/10.1051/epjap:1998199

I−V characteristics of co-planar metal-semiconductor-metal nanojunctions

¹ CEMES-LOE/CNRS, 29 rue J. Marvig, BP 4347, 31055 Toulouse Cedex, France
² LAAS/CNRS, 7 avenue du Colonel Roche, 31077 Toulouse Cedex, France

Corresponding author: joachim@cemes.fr

Received: 18 July 1997
Revised: 21 January 1998
Revised: 14 April 1998
Accepted: 15 April 1998
Published online: 15 July 1998

Abstract

Planar metal/semiconductor/metal (PMSM) junctions buried in a SiO₂ layer are fabricated using electron beam lithography on a silicon sample. A technique of jump of pixels is used to obtain different sizes of junctions, the smallest having an inter-electrode distance of 5 nm. The current-voltage characteristics and the variation of the junction conductance with the temperature down to 8 K have been studied. At all sizes and for both polarities, the I−V curves correspond to the reverse characteristic of a metal/semiconductor contact. At low bias voltage, the influence of a thin insulator interfacial layer between the metal and the semiconductor has been pointed out. For these junctions, a non-linear low voltage I−V characteristics is observed before the large voltage thermionic emission regime. For the smallest junctions obtained without interfacial oxide layer, a linear I−V characteristic is recovered at low voltage. Their conductance can be lowered by decreasing the temperature.

Résumé

Des jonctions planaires métal/semiconducteur/métal (PMSM) enterrées dans une couche de SiO₂ sont fabriquées sur un substrat de silicium en utilisant la lithographie électronique. Une technique de saut de pixels est utilisée pour obtenir différentes tailles de jonctions, les plus petites ayant une distance inter-électrode de 5 nm. Les caractéristiques courant-tension et les variations de la conductance de ces jonctions ont été étudiées en fonction de la température jusqu'à 8 K. Pour toutes les dimensions et pour les deux polarités, les courbes I−V correspondent à une caractéristique en polarisation inverse d'un contact métal/semiconducteur. À basse tension, l'influence d'une faible couche d'oxyde à l'interface métal/semiconducteur a été montrée. Pour les plus petites jonctions obtenues sans oxyde à l'interface, une caractéristique courant-tension linéaire est observée à basse tension avant la saturation. La conductance de ces jonctions diminue modéremment avec la température.