フェムト秒分光法による半導体再構成表面の光誘起原子過程の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440115
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 谷村 克己 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00135328)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 千尋 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60211744) ; 金崎 順一 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80204535)
• Keywords: 再構成表面 / 原子放出 / 光誘起構造変化 / STM / フェムト秒レーザー

Research Abstract

平成9年度は、共有性半導体の再構成表面上で発生する構成原子の脱離・表面構造変化・構造相転移等の光誘起原子過程の機構を系統的に明らかにする為に必要な、Se、As等の高いイオン化エネルギーを有する原子の高感度検出法の開発と共に、現有装置の若干の改良によって遂行可能な、Siの(111)および(100)面における代表的再構成表面を対象とした研究を行う事を主目的にした研究を展開した。その結果、以下の成果を達成している。
1、フェムト秒パルスレーザーによる非共鳴多光子イオン化分光を用い、InP表面から放出されるIn、P原子の同時高感度検出に成功した(日本物理学会1997年秋分科会8pH6で発表)。検出感度は、イオン化領域内の10個の原子が検出可能であり、表面からの10^<-5>モノレ-ヤ-程度の放出種が検出可能である。現在、この手法を用いたInP清浄表面の光誘起原子放出の研究を精力的に展開している。
2、Siの(111)-7X7再構成表面で発生する光誘起原子過程の知見を体系的に獲得する為、ナノ秒広帯域波長可変レーザー、およびフェムト秒パルスレーザーを用いて各電子遷移に共鳴する波長でのレーザー照射を行い、誘起される表面構造変化を、STMによる直接観察と共鳴イオン化分光による放出原子種の高感度検出によって明らかにした。その結果、表面電子励起状態の非線形局在(2正孔局在)によって、表面最上層のadatomが、選択的にボンド切断を起こす事を明かにした。これらの結果は、Physical Review Letters、Applied Surface Sciences 誌に発表(いずれも掲載決定済)すると共に、第4回レーザーアブレーション国際会議で招待講演をおこなっている。更に、現在これ以外の2報の論文を準備中である。
来年度以降は、表面電子系の励起源として波長可変フェムト秒レーザーを導入し、特定の電子遷移を誘起させて以後の緩和ダイナミクスを明らかにする研究を展開する予定である。

Research Products

• [Publications] J.Kanasaki: "Laser-induced electronic bond breaking of adatoms on Si(111)-7X7" Physical Review Letters. (in print).
• [Publications] K.Tanimura: "Laser-induced bond breaking and structural changes on Si(111)-7X7 surfaces" Applied Surface Science. ( in print).