微視的トンネル理論

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05245103
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 山口 豪 静岡大学, 工学部, 教授 (50013537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 功佳 お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (80221969) ; 馬越 健次 姫路工業大学, 理学部, 教授 (10116098) ; 北原 和夫 東京工業大学, 理学部, 教授 (20107692) ; 塚田 捷 東京大学大学院, 理学系研究科, 教授 (90011650) ; 吉森 昭夫 岡山理科大学, 工学部, 教授 (50013470)
• Keywords: 探針・表面系 / 電子状態 / 数値シミュレーション / トンネル現象 / 共鳴トンネル効果 / 原子制御 / エヴァネッセント光 / フリーデル振動

Research Abstract

微視的、非経験的に求めた探針・表面系の電子状態の解析理論の開発と数値シミュレーションを基本として、個々の原子スケールでのトンネル現象を理論的に解明した。各分担者の今年度の研究実績の概要は以下の通りである。
山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、シリコン表面に吸着した有機分子の電子状態を求め、これら吸着系を構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。
吉森(岡山理大)は、共鳴トンネル効果による準安定励起ヘリウム原子ビームの金属表面における1重項3重項遷移、脱励起遷移、とくに価数揺動状態の形成の可能性について考察した。
塚田(東大理)は、第一原理リカ-ジョン・伝達行列法による原子制御の基礎的メカニズムの解明を目指して、今年度は、シリコン表面とアルミニウム探針模型についての計算を行った。この系における原子引き抜きの力が大きく、活性のポテンシャル障壁がめだって低下してするのは、表面が正バイアスのときであることが分かった。
北原(東工大理)は、エヴァネッセント光によるスピン制御について考察し、励起状態からの光の自然放出によりスピン状態を変化させることができることを示した。
馬越(姫工大理)は、共鳴トンネル模型が、走査トンネル顕微鏡、走査トンネル分光の物理的基礎を理解する上で有用な模型であることを示した。
小林(お茶大理)は、不純物の遮蔽クーロンポテンシャルを用いた計算により、有効質量近似で表面の波動関数を解き、半導体表面下のバルクの不純物の走査トンネル顕微鏡像について理論的に調べ、実験で観測されているフリーデル振動の起源を明らかにした。

Research Products

• [Publications] T.Yamaguchi: "Electronic States of Fullerenes Adsorbed on Si Surface" Surf.Sci.357/358. 283-288 (1996)
• [Publications] T.Yamaguchi: "Electronic States of Copper Phthalocyanine Adsorbed on Si(001)2xl Surface" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2301-2308 (1997)
• [Publications] K.Kakitani: "Step Induced Short Range Order on Si(100) Reconstructed Surface" Surf.Sci.346. 55-63 (1996)
• [Publications] Y.Yagi: "Correlation Function of Adsorbed Au Chain on Si(111)" Surf.Sci.356. 47-52 (1996)
• [Publications] H.Kawai: "Valence Fluctuation State of Metastable He Atom Beam on Metal Surface and Singlet-Triplet Conversion" Surf.Sci.363. 127-132 (1996)
• [Publications] H.Kaji: "Theoretical Analysis of Coverage Dependent Rotational Hindrance of PF_3 on Ru(001)" Surf.Sci.363. 326-330 (1996)
• [Publications] Y.Yagi: "Excitation Spectra of Incommensurate Li-Chain on Cu(100)" Surf.Sci.363. 331-336 (1996)
• [Publications] K.Kakitani: "Adsorbed PF_3 on Ru(100) Quantum Gear Problem" Proc.of 18th Taniguchi Symposium. 231-238 (1996)
• [Publications] H.Kaji: "Hindered Rotation of PF_3/Ru(100) Surface as a Classical Gear" Surf.Sci.(in Press).
• [Publications] H.Kobayashi: "Relaxation from Metastable State due to Quantum Fluctuation" Physica. A226. 137-151 (1996)
• [Publications] N.Kobayashi: "First-Principle Study of Na Atom Transfer Induced by Tip of STM" Surf.Sci.348. 299-304 (1996)
• [Publications] T.Uchiyama: "Atomic and Electronic Structure of Oxygen-Adsorbed Si(001)" Surf.Sci.357/358. 509 (1996)
• [Publications] A.Yajima: "Electronic Structure of C_<60> Monolayer on Si(100)2xl Surface" Surf.Sci.357/358. 355 (1996)
• [Publications] T.Uchiyama: "Atomic and Electronic Structure of Oxygen-Adsorbed Si(001)" Phys.Rev.B53. 7917-7922 (1996)
• [Publications] N.Sasaki: "Atomic-Scale Friction Image of Graphite in Atomic-Force Microscopy" Phys.Rev.B54. 2138-2149 (1996)
• [Publications] J.Yamauchi: "First-Principle Study on Energetics of C/BN(001) Reconstructed Surface" Phys.Rev.B54. 5586-5603 (1996)
• [Publications] N.Kobayashi: "Theoretical Study of Current and Barrier Height between the Aluminum Tip and the Silicon Surface in STM" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3710-3713 (1996)
• [Publications] N.Sasaki: "Interpretation of Frictional-Force Microscope Images Bases on Two-Dimensional Stick-Slip Motion of Tip Atom" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3700-3705 (1996)
• [Publications] A.Yajima: "Theoretical Simulation of STM Image of C_<60> Molecules on Si(100)2xl Surface" Surf.Sci.357/358. 355-360 (1996)
• [Publications] N.Kato: "Experimental Observation of STM-Tip-Induced Surface Splitting in the Organic Conductor TTF-TCNQ" Synth.Met.(in press).
• [Publications] K.Makoshi: "Theory of Scanning Tunneling Microscopy and Scanning Tunneling Spectroscopy Based on Resonant Tunneling Model" Jpn.J.Appl.Phys.33. 3657-3661 (1996)
• [Publications] K.Makoshi: "Theory of Scanning Tunneling Spectroscopy Based on Resonant Tunneling Model II : Relation between Different Approaches" Jpn.J.Appl.Phys.34. 3325-3328 (1996)
• [Publications] K.Makoshi: "Nonequilibrium Anderson Model,Coulomb Blockade and Scanning Tunneling Spectroscopy" Surf.Sci.357/358. 335-339 (1996)
• [Publications] T.Mii: "Negative Conductance in Coulimb Blockade" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3706-3709 (1996)
• [Publications] K.Kobayashi: "Moire Pattern in Scanning Tunneling Microscopy : Mechanism in Observation of Subsurface Nanostructure" Phys.Rev.B53. 11091-11099 (1996)
• [Publications] K.Kobayashi: "Scattering Theory of Subsurface Impurities Observed in Scanning Tunneling Microscopy" Phys.Rev.B54. 17029-17038 (1996)
• [Publications] K.Kobayashi: "Moire Patterns in Scanning Tunneling Microscopy Images of Layeted Materials" J.Vac.Sci.Technol.B14. 1075-1078 (1996)
• [Publications] K.Kobayashi: "Scanning Tunneling Microscopy Image of Transition-Metal-Dichalcogenide Surfaces" Surf.Sci.357/358. 317-321 (1996)