We present the analysis of chemically assembled double-dot single-electron transistors using orthodox model considering offset charges. First, we fabricate chemically assembled single-electron transistors (SETs) consisting of two Au nanoparticles between electroless Au-plated nanogap electrodes. Then, extraordinary stable Coulomb diamonds in the double-dot SETs are analyzed using the orthodox model, by considering offset charges on the respective quantum dots. We determine the equivalent circuit parameters from Coulomb diamonds and drain current vs. drain voltage curves of the SETs. The accuracies of the capacitances and offset charges on the quantum dots are within ±10%, and ±0.04e (where e is the elementary charge), respectively. The parameters can be explained by the geometrical structures of the SETs observed using scanning electron microscopy images. Using this approach, we are able to understand the spatial characteristics of the double quantum dots, such as the relative distance from the gate electrode and the conditions for adsorption between the nanogap electrodes.

1.
K. K.
Likharev
,
Proc. IEEE
87
,
606
(
1999
).
2.
W. G.
van der Wiel
,
S.
De Franceschi
,
J. M.
Elzerman
,
T.
Fujisawa
,
S.
Tarucha
, and
L. P.
Kouwenhoven
,
Rev. Mod. Phys.
75
,
1
(
2003
).
3.
R.
Hanson
,
L. P.
Kouwenhoven
,
J. R.
Petta
,
S.
Tarucha
, and
L. M. K.
Vandersypen
,
Rev. Mod. Phys.
79
,
1217
(
2007
).
4.
Y. A.
Pasukin
,
Y.
Nakamura
, and
J. S.
Tsai
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
2256
(
2000
).
5.
M.
Saitoh
,
T.
Saito
,
T.
Inukai
, and
T.
Hiramoto
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
2025
(
2001
).
6.
K. I.
Bolotin
,
F.
Kuemmeth
,
A. N.
Pasupathy
, and
D. C.
Ralph
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
3154
(
2004
).
7.
V.
Ray
,
R.
Subramanian
,
P.
Bhadrachalam
,
L.-C.
Ma
,
C.-U.
Kim
, and
S. J.
Koh
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
603
(
2008
).
8.
F.
Kuemmeth
,
K. I.
Bolotin
,
S.-F.
Shi
, and
D. C.
Ralph
,
Nano Lett.
8
,
4506
(
2008
).
9.
C. R.
Wolf
,
K.
Thonke
, and
R.
Sauer
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
142108
(
2010
).
10.
S. I.
Khondaker
and
Z.
Yao
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4613
(
2002
).
11.
S. I.
Khondaker
,
K.
Luo
, and
Z.
Yao
,
Nanotechnology
21
,
095204
(
2010
).
12.
Y.
Azuma
,
S.
Suzuki
,
K.
Maeda
,
N.
Okabayashi
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
,
M. R.
Buitelaar
,
C. G.
Smith
, and
Y.
Majima
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
073109
(
2011
).
13.
N.
Okabayashi
,
K.
Maeda
,
T.
Muraki
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
033101
(
2012
).
14.
K.
Maeda
,
N.
Okabayashi
,
S.
Kano
,
S.
Takeshita
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
ACS Nano
6
,
2798
(
2012
).
15.
G.
Hackenberger
,
S.
Kano
,
Y.
Azuma
,
S.
Takeshita
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
,
Y.
Ohno
,
K.
Maehashi
,
K.
Matsumoto
, and
Y.
Majima
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
52
,
110101
(
2013
).
16.
S.
Kano
,
Y.
Azuma
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
,
L. W.
Smith
,
C. G.
Smith
, and
Y.
Majima
,
J. Appl. Phys.
114
,
223717
(
2013
).
17.
S.
Kano
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
Nanotechnology
26
,
045702
(
2015
).
18.
K.
Ono
,
D. G.
Austing
,
Y.
Tokura
, and
S.
Tarucha
,
Science
297
,
1313
(
2002
).
19.
V. N.
Golovach
and
D.
Loss
,
Phys. Rev. B
69
,
245327
(
2004
).
20.
J. R.
Petta
,
A. C.
Johnson
,
J. M.
Taylor
,
E. A.
Laird
,
A.
Yacoby
,
M. D.
Lukin
,
C. M.
Marcus
,
M. P.
Hanson
, and
A. C.
Gossard
,
Science
309
,
2180
(
2005
).
21.
A.
Fujiwara
,
H.
Inokawa
,
K.
Yamazaki
,
H.
Namatsu
,
Y.
Takahashi
,
N. M.
Zimmerman
, and
S. B.
Martin
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
053121
(
2006
).
22.
G.
Yamahata
,
Y.
Tsuchiya
,
S.
Oda
,
Z. A. K.
Durrani
, and
H.
Mizuta
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
47
,
4820
(
2008
).
23.
G.
Yamahata
,
T.
Kodera
,
H. O. H.
Churchill
,
K.
Uchida
,
C. M.
Marcus
, and
S.
Oda
,
Phys. Rev. B
86
,
115322
(
2012
).
24.
M. R.
Connolly
,
K. L.
Chiu
,
S. P.
Giblin
,
M.
Kataoka
,
J. D.
Fletcher
,
C.
Chua
,
J. P.
Griffiths
,
G. A. C.
Jones
,
V. I.
Fal'ko
,
C. G.
Smith
, and
T. J. B. M.
Janssen
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
417
(
2013
).
25.
F. R.
Waugh
,
M. J.
Berry
,
C. H.
Crough
,
C.
Livermore
,
D. J.
Mar
,
R. M.
Westervelt
,
K. L.
Campman
, and
A. C.
Gossard
,
Phys. Rev. B
53
,
1413
(
1996
).
26.
T.
Junno
,
S.-B.
Carlsson
,
H. Q.
Xu
,
L.
Samuelson
,
A. O.
Orlov
, and
G. L.
Snider
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
667
(
2002
).
27.
A. V.
Danilov
,
D. S.
Golubev
, and
S. E.
Kubatkin
,
Phys. Rev. B
65
,
125312
(
2002
).
28.
V. H.
Nguyen
,
V. L.
Nguyen
, and
H. N.
Nguyen
,
J. Appl. Phys.
96
,
3302
(
2004
).
29.
D. N.
Weiss
,
X.
Brokmann
,
L. E.
Calvet
,
M. A.
Kastner
, and
M. G.
Bawendi
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
143507
(
2006
).
30.
T.
Kodera
,
T.
Ferrus
,
T.
Nakaoka
,
G.
Podd
,
M.
Tanner
,
D.
Williams
, and
Y.
Arakawa
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
48
,
06FF15
(
2009
).
31.
Y.
Noguchi
,
T.
Terui
,
T.
Katayama
,
M. M.
Matsushita
, and
T.
Sugawara
,
J. Appl. Phys.
108
,
094313
(
2010
).
32.
A.
Guttman
,
D.
Mahalu
,
J.
Sperling
,
E.
Cohen-Hoshen
, and
I.
Bar-Joseph
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
063113
(
2011
).
33.
Y.
Vardi
,
A.
Guttman
, and
I.
Bar-Joseph
,
Nano Lett.
14
,
2794
(
2014
).
34.
S.
Imai
,
H.
Kato
, and
Y.
Hiraoka
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
51
,
124301
(
2012
).
35.
S.
Kano
,
Y.
Azuma
,
K.
Maeda
,
D.
Tanaka
,
M.
Sakamoto
,
T.
Teranishi
,
L. W.
Smith
,
C. G.
Smith
, and
Y.
Majima
,
ACS Nano
6
,
9972
(
2012
).
36.
Y.
Yasutake
,
K.
Kono
,
M.
Kanehara
,
T.
Teranishi
,
M. R.
Buitelaar
,
C. G.
Smith
, and
Y.
Majima
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
203107
(
2007
).
37.
V. M.
Serdio
,
Y.
Azuma
,
S.
Takeshita
,
T.
Muraki
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
Nanoscale
4
,
7161
(
2012
).
38.
M.
Giersig
and
P.
Mulvaney
,
Langmuir
9
,
3408
(
1993
).
39.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4931611 for the additional information of the analysis in the main text.
40.
D. V.
Averin
,
A. N.
Korotkov
, and
K. K.
Likharev
,
Phys. Rev. B
44
,
6199
(
1991
).
41.
S.
Hershfield
,
J. H.
Davies
,
P.
Hyldgaard
,
C. J.
Stanton
, and
J. W.
Wilkins
,
Phys. Rev. B
47
,
1967
(
1993
).
42.
H.
Zhang
,
Y.
Yasutake
,
Y.
Shichibu
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
Phys. Rev. B
72
,
205441
(
2005
).
43.
S.
Kano
,
T.
Tada
, and
Y.
Majima
,
Chem. Soc. Rev.
44
,
970
987
(
2015
).
44.
K.-H.
Jung
,
E.
Hase
,
Y.
Yasutake
,
H.-K.
Shin
,
Y.-S.
Kwon
, and
Y.
Majima
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
45
,
L840
(
2006
).
45.
X.
Li
,
Y.
Yasutake
,
K.
Kono
,
M.
Kanehara
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
48
,
04C180
(
2009
).
46.
Y.
Yasutake
,
Z.
Shi
,
T.
Okazaki
,
H.
Shinohara
, and
Y.
Majima
,
Nano Lett.
5
,
1057
(
2005
).
47.
V. M.
Serdio
,
T.
Muraki
,
S.
Takeshita
,
D. E.
Hurtado
,
S.
Kano
,
T.
Teranishi
, and
Y.
Majima
,
RSC Adv.
5
,
22160
(
2015
).
48.
W. R.
Smythe
,
Static and Dynamic Electricity
, 2nd ed. (
McGraw-Hill Book Company, Inc.
,
1950
), pp.
118
122
.
49.
M. D.
Porter
,
T. B.
Bright
,
D. L.
Allala
, and
C. E. D.
Chidsey
,
J. Am. Chem. Soc.
109
,
3559
(
1987
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.