1998 Fiscal Year Annual Research Report
ビルドアップ探針を用いた電界電子放射走査型プローブ顕微鏡の開発
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10555008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
富取 正彦 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (10188790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 豊子 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (20250235)
大塚 信雄 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 教授 (80111649)
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| Keywords | 電界電子放射走査型プローブ顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / ビルドアップ探針 / 電界放射 / 電子エネルギー分析 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、表面の原子配列構造、電子状態、組成を原子スケールの高分解能で解析できる電界電子放射走査型プローブ顕微鏡(field electron emission-scanning probe microscope:FEE-SPM)を開発することである.結晶成長・触媒反応で特異な機能を発現するヘテロ構造表面を試料とし、本顕微鏡の表面組成解析能力を十分に活用してヘテロ表面の組成分布を調べ、ナノスケールで繰り広げられる複雑で魅力的な表面現象の解明をめざしている.
本年度は、高電界を印加しながら加熱して先鋭化したビルドアップ探針から電界放射される電子を、探針に近接・対向した試料表面に照射し、その照射領域から後方散乱される電子を検出・エネルギー分析した.ビルドアップ探針は[111]方位のWロッドから作成し、試料はSi(111)である.装置は既存の超高真空走査型トンネル顕微鏡法/分光法(UHV-STM/STS)装置をベースに、ビルドアップ探針を製作するためのT-F処理ができる機構と、その先端を評価するための電界イオン・電界放射顕微鏡(FI-FEM)を実装したものを用いた.探針からの放射電流・試料への吸収電流を計測し、ビルドアップ処理により放射電流が安定することを明らかにした.エネルギー分析により、照射電子と同じエネルギーをもつ弾性散乱電子を検出し、さらに固体と電子の相互作用による非弾性散乱電子(プラズモン損失・オージェ電子放出など)によって発生するエネルギースペクトルの特徴を解析した.探針と試料間の電界の影響を除去するために、探針-試料間に小型の引き出し電極を設置することを考案・テストし、良好な結果を得た.
また、清浄試料面を観察するために必要な真空度(10^<-11>Torr台)を達成するために(従来は10^<-10>Torr)、イオンポンプ類を装置に取り付け2×10^<-11>Torrを達成した.その他、ヘテロ表面作成のために必要な試料調整用チャンバーと排気系、試料加熱用高圧電源を装置に組み込み、試料の調整準備を行った.
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