The understanding of electron transport through individual molecule species is fundamental in the field of molecular electronics. For example, molecular rectifiers, transistors, switches and amplifiers have been demonstrated. Herein the reliable control of electron transfer rates and loss mechanisms is highly important. In most cases, however, the detected parameter set is limited to the current-voltage (I-V) characteristic of single-molecule junctions. This thesis reports the combination of vibrational and electrical spectroscopy, employing a molecule junction spectroscopy (MJS) technique. For this purpose, a tetrahedral metal-coated glass tip was used as apertureless nearfield optics for Raman spectroscopy and simultaneously as counter electrode to a surface-anchored molecule. This allows recording Raman spectra concomitantly with the junction current as a function of the applied bias voltage. The first large part of this thesis was rebuilding and improving the MJS setup. Thereby, a higher stability, a significantly lower base pressure as well as a lower electric noise level was achieved. The optical investigation methods were upgraded by designing and implementing powerful routines. All experimental routines were implemented in LabVIEW. First, the feasibility of investigating a single-molecule at temperatures down to 77 K, using a gold-molecule-gold configuration, was demonstrated. Then the strain-induced change of the vibrational spectrum of a dithiol helicene molecule was investigated, revealing a red shift of the vibrational energy of a certain mode with increasing mechanical stress on the molecule. Finally, a ferromagnet-molecule-ferromagnet geometry was employed to observe the influence of the magnetic properties of the leads. These experiments show a negative differential conductance at a certain threshold voltage, which was accompanied by a change of the Raman signal. This effect was only observed in ferromagnetic junctions and could be explained by the formation of a spin valve.     «

The understanding of electron transport through individual molecule species is fundamental in the field of molecular electronics. For example, molecular rectifiers, transistors, switches and amplifiers have been demonstrated. Herein the reliable control of electron transfer rates and loss mechanisms is highly important. In most cases, however, the detected parameter set is limited to the current-voltage (I-V) characteristic of single-molecule junctions. This thesis reports the combination of...     »

Das Verständnis des Elektronentransportes durch Einzelmolekülkontakte ist einer der grundlegenden Pfeiler der molekularen Elektronik. Die eingesetzten Moleküle fungieren hierbei zum Beispiel als Diode, Schalter, Verstärker oder als Transistor. Das zuverlässige Steuern und Kontrollieren des Elektronentransfers, sowie das Verstehen von Verlustmechanismen ist hierfür wesentlich. Meistens ist der aufgenommene Parameterraum jedoch auf die Strom-Spannungs-Kennlinien der einzelnen Moleküle begrenzt. Im Zuge dieser Arbeit wird eine Messmethode (Moleculear Junction Spectroscopy, MJS), welche die elektrische Spektroskopie mit Ramanspektroskopie (Vibrationsspektroskopie) vereint, verwendet. Zu diesem Zweck wird eine metallbedampfte tetraedrische Glasspitze als aperturlose Nahfeldoptik sowie als zweite Elektrode um die Moleküle zu kontaktieren, genutzt. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig Ramanspektren und den Strom in Abhängigkeit von der angelegten Spannung am Molekül zu messen. Das verwendete MJS Setup wurde zu diesem Zwecke neu aufgebaut und runderneuert. Dabei konnte eine signifikant erhöhte mechanische Stabilität, ein wesentlich verringertes elektrisches Rauschniveau sowie ein besserer Basisdruck erzielt werden. Weiterhin wurde die Software des Systems komplett auf LabVIEW umgestellt, wobei viele neu entwickelte Routinen das Akquirieren von Messdaten wesentlich erleichterten. Im ersten Schritt wurde gezeigt, dass die MJS Methode in der Lage ist, einzelne Moleküle bis zu Temperaturen von 77 K zu untersuchen. Die dafür genutzte Konfiguration bestand aus einer mit Gold beschichteten Nahfeldspitze und geeigneten Molekülen, welche auf einem Goldsubstrat aufgebracht wurden. Weiterhin wurde der Einfluss von mechanischer Verspannung auf die Frequenzen der intramolekularen Schwingungen untersucht. Es wurde das chirale Molekül 7-Helizen-Dithiol verwendet. Hierbei konnte eine Verringerung der Schwingungsenergie mit zunehmender Verspannung beobachtet werden. Der letzte Bereich befasst sich mit den Beobachtungen an Nickel-Molekül-Nickel Heterostrukturen. In dieser Konfiguration wurde der Effekt der negativen differentiellen Leitfähigkeit beobachtet. Dieser trat bei einer definierten Schwellenspannung auf, einhergehend mit einer Änderung im Ramanspektrum. Um den Einfluss der ferromagnetischen Elektroden zu untersuchen wurden diese durch Silberelektroden ersetzt, womit auch die negative differentielle Leitfähigkeit verschwand. Somit kann gefolgert werden, dass dieser Effekt auf den magnetischen Einfluss der Elektroden zurückgeht und könnte durch die spannungsinduzierte Bildung einer Spin-Ventil Konfiguration erklärt werden.     «

Das Verständnis des Elektronentransportes durch Einzelmolekülkontakte ist einer der grundlegenden Pfeiler der molekularen Elektronik. Die eingesetzten Moleküle fungieren hierbei zum Beispiel als Diode, Schalter, Verstärker oder als Transistor. Das zuverlässige Steuern und Kontrollieren des Elektronentransfers, sowie das Verstehen von Verlustmechanismen ist hierfür wesentlich. Meistens ist der aufgenommene Parameterraum jedoch auf die Strom-Spannungs-Kennlinien der einzelnen Moleküle begrenzt....     »