Study of growth and multiscale characterization of hybrid organic-inorganic tunnel junctions

The study of hybrid organic/inorganic heterostructures has been of great interest, especially for their properties in the field of electronics and spintronics. In this thesis we will discuss the growth and characterization of a metal/organic monolayer/semiconductor interface. The metal/organic monolayer/semiconductor heterostructure consists of Cobalt/1-Hexadecanethiol(C16MT)/GaAs. Various thickness of Co, ranging from 1nm-5nm have been tested and we have decided that the 3nm thickness of Co is the most suitable. The study is performed with reference to the results obtained in our laboratory for a similar system consisting of Au/1-hexadecanethiol/GaAs. Firstly, the surface structure of the GaAs(001) semiconductor is studied using Low Energy Electron Diffraction (LEED) technique and Scanning tunneling Microscopy (STM). Then a monolayer of C16MT is deposited on the surface of the GaAs substrate and a 3nm thick Co dots of varying sizes are deposited through a mask onto the C16MT monolayer. The transport property of this heterostructure is studied using the Ballistic Electron Emission Microscopy (BEEM). The aim is to compare the transport property of this heterostructure with the transport property of another heterostructure which does not contain the organic monolayer in between.

Lo studio delle eterostrutture ibride organiche / inorganiche è stato di grande interesse, in particolare per le loro proprietà nel campo dell'elettronica e della spintronica. In questa tesi discuteremo della crescita e della caratterizzazione di un'interfaccia monostrato / semiconduttore metallo / organico. L'eterostruttura monostrato / semiconduttore metallo / organico è costituita da Cobalto / 1-esadecanethiolo (C16MT) / GaAs. Sono stati testati vari spessori di Co, che vanno da 1nm-5nm e abbiamo deciso che lo spessore di 3nm di Co è il più adatto. Lo studio viene eseguito con riferimento ai risultati ottenuti nel nostro laboratorio per un sistema simile costituito da Au / 1-hexadecanethiol / GaAs. In primo luogo, la struttura superficiale del semiconduttore GaAs (001) è studiata usando la tecnica LEED (Low Energy Electron Diffraction) e Scanning tunneling Microscopy (STM). Quindi un monostrato di C16MT viene depositato sulla superficie del substrato di GaAs e un punto Co spesso di 3 nm di varie dimensioni viene depositato attraverso una maschera sul monostrato C16MT. La proprietà di trasporto di questa eterostruttura è studiata usando la microscopia a emissione di elettroni balistici (BEEM). Lo scopo è di confrontare la proprietà di trasporto di questa eterostruttura con la proprietà di trasporto di un'altra eterostruttura che non contiene il monostrato organico in mezzo.