2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11554013
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
菅原 康弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40206404)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 原子間力 / 清浄表面 / 単原子観察 / 半導体探針 / 引力 / 化学結合 / 物理結合 |
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| Research Abstract |
本研究では、『表面の電荷を素電荷レベルで安定に原子分解能観察できる静電気力顕微鏡を開発すること』を目的とした。特に、本年度は、静電気力を原子分解能で測定するための観察条件について理論的・実験的に検討する。また、静電気力を原子間力と完全分離し、表面構造と表面電荷を原子分解能で測定できることを実証した。具体的な成果は、下記のようになっている。
1)表面の電荷を素電荷レベルで高分解能に測定するための観察条件の理論的検討
静電気力を原子分解能で測定するためには、原子間距離に相当する間隔まで、探針先端を試料表面に近づける必要がある。そこで、表面の個々の素電荷を分離して観察するために必要なばね定数の大きさについて理論的に検討した。
2)表面の電荷を素電荷レベルで高分解能に測定するための観察条件の実験的検討
ガリウム砒素の(110)劈開面を加熱し、表面に点欠陥を生成させる。この点欠陥のもつ電荷を安定に原子分解能観察するために必要な引力勾配の大きさを実験的に解明した。
3)原子配列構造と電荷の完全分離の実証
n型のガリウム砒素の劈開面に酸素を吸着させると、イオン化した吸着酸素の周りに長距離電荷遮へい効果が現れることが知られている。そこで、この吸着表面を静電気力顕微鏡で測定し、酸素の吸着した表面の原子配列構造と電荷分布(具体的には、負にイオン化した吸着酸素とその周りの遮へい電荷)を原子レベルで完全分離できることを実証した。
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[Publications] K.Yokoyama et.al.: "Optical beam deflection noncontact atomic force microscope with three-dimensional beam adjustment mechanism"Rev.Sci.Instrum.. 71・1. 128-132 (2000)
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[Publications] K.Yokoyama et.al.: "Atomic Resolution Imaging on Si(100)2x1 and Si(100)2x1 : H Surfaces with Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・2A. L113-L115 (2000)
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[Publications] T.Uchihashi et.al.: "Identification of B-Form DNA in an Ultrahigh Vacuum by Noncontact-Mode Atomic Force Microscopy"Langmuir. 16・3. 1349-1353 (2000)
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[Publications] S.Morita et.al.: "Defects and their charge imaging on semiconductor surfaces by noncontact atomic force microscopy and spectroscopy"Journal of Crystal Growth. Vol.210. 408-415 (2000)
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[Publications] S.Morita et.al.: "Correlation of frequency shift discontinuity to atomic positions on a Si(111)7x7 surface by noncontact atomic force microscopy"Nanotechnology. Vol.11. 120-123 (2000)
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[Publications] Y.Sugawara et.al.: "Noncontact AFM imaging on Al-adsorbed Si(111)surface with an empty orbital"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 239-243 (2000)
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[Publications] T.Uchihashi et.al.: "High-resolution imaging of organic monolayers using noncontact AFM"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 244-250 (2000)
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[Publications] N.Suehira et.al.: "Development of low temperature ultrahigh vacuum noncontact atomic force microscope with PZT cantilever"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 343-348 (2000)
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[Publications] R.Nishi et.al.: "Phase change detection of attractive force gradient by using a quartz resonator in noncontact atomic force microscopy"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 332-336 (2000)
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[Publications] M.Ashino et.al.: "Atomic-scale structure on a non-stoichiometric TiO_2(110)surface studied by noncontact AFM"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 212-217 (2000)
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[Publications] M.Ashino et.al.: "Structures of an Oxygen-Deficient TiO_2(110)Surface Studied by Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・6B. 3765-3768 (2000)
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[Publications] T.Uchihashi et.al.: "Carbon-Nanotube Tip for Highly-Reproducible Imaging of Deoxyribonucleic Acid Helical Turns by Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・8B. L887-L889 (2000)
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[Publications] M.Ashino et.al.: "STM and atomic-resolution noncontact AFM of an oxygen-deficient TiO_2(110)surface"Phys.Rev.B. 61・20. 13955-13959 (2000)
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[Publications] Y.Sugawara et.al.: "Noncontact AFM imaging on a Si(111)2x1-Sb surface with occupied lone-pair orbitals"Appl.Phys.A. Vol.71(In press). (2000)
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[Publications] R.Nishi et.al.: "A noncontact atomic force microscope in air using a quartz resonator and the FM detection method"Appl.Phys.A. Vol.71(In press). (2000)
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[Publications] S.Morita and Y.Sugawara: "Microscopic Contact Charging and Dissipation"Thin Solid Films. (In press). (2001)
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[Publications] 森田清三,菅原康弘: "ナノ力学に基づいた原子分子技術"生産と技術. 52・2. 9-14 (2000)
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[Publications] 森田清三,菅原康弘: "原子間力顕微鏡による帯電素過程の研究"静電気学会誌. 24・1. 8-14 (2000)
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[Publications] 森田清三,菅原康弘: "非接触原子間力顕微鏡と原子分子のナノ力学"学術月報. 53・12. 1319-1324 (2000)
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[Publications] 森田清三 編著 他: "走査型プローブ顕微鏡-基礎と未来予測-"丸善株式会社. 181 (2000)
