ナノスケール低速電子回析装置の開発

• Project/Area Number: 10874047
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 水野 清義 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (60229705)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1999: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1998: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 低速電子回析 / 走査トンネル顕微鏡 / 電界放射 / 表面局所構造 / 低速電子回折

Research Abstract

本年度は以下の事柄を実行することができた。
1.走査トンネル顕微鏡部の設計・製作と動作テスト
本実験装置の開発にあたって、最も主要な走査トンネル顕微鏡部の設計・製作を行った。その際、(1)ピエゾ素子が回析電子の観察の邪魔にならない構造。(2)探針及び試料の部分はバネ吊り方式にして、大がかりな空気バネを使わなくていい設計。(3)試料表面垂直方向の移動量を大きくするため、インチワークを使用。(4)試料クリーニングのために受け渡しができる構造、などに配慮した。
走査トンネル顕微鏡部の動作確認は大気中、HOPG試料を用いて行った。探針作成には、本研究のために製作した電解研磨装置を用いた。その結果、原子分解能は得られていないが、表面の形状を確認することができた。本研究の遂行には十分な性能が得られた。
2.引き込み電極およびスクリーン部の設計・製作
効率よく回析電子を引き込み、回析角度を反映した回析パターンを得ることができるように、昨年度購入したソフトを用いて入念に電子の軌道計算を行った。この結果を基に、円筒形の引き込みおよび収束電極と阻止電場型のグリッド電極を合わせ持ったスクリーン部の設計・製作を行った。組み立ても完了している。
3.システム全体の組立
走査トンネル顕微鏡部とスクリーン部を超高真空装置に取り付けることができた。スクリーン部の引き込み電極を探針-試料部の近くまで移動させる機構のチェックなどもほぼ終了しており、まもなく原理実験に取り組む予定である。