2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11555005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
前田 康二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10107443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長村 俊彦 (株)ユニソク, 研究開発部, 部長
目良 裕 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40219960)
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| Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / 元素分析 / 物質同定 / 光吸収スペクトル / 電場変調分光 / ナノ分解能 / 探針 / GaAs |
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| Research Abstract |
走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて観察領域の軽元素分析を可能とするシステムを試作する目的で、昨年度は金属探針から電界放射電子を取り出し、これにより表面原子の内殻電子を励起する結果放出される蛍光X線を検出する方法を試みたが、照射に伴い著しいイオン脱離が起こることがグラファイトを試料とした実験で見出された。現象自体は非常に興味深いが、この方法で一般的に非破壊的分析を行うことは困難であるとの結論に至った。ところが、試料に適当な波長の光を照射するとトンネル電流に変化が現れることを利用すると、一種の光吸収分光をナノスケールで行えることが明らかとなり、これを用いた状態分析が原理的に可能であることが分かった。今年度は低温成長したGaAsエピタキシャル結晶膜(LT-GaAs)を用いてさらに詳しい実験を行なった。その結果、膜中に大量に含まれるAsアンチサイト欠陥の孤立した1個につき光吸収スペクトルを測定したところ、バルクGaAsで良く知られたミッドギャップセンターEL2と全く同じ吸収スペクトルが得られることが分かった。さらに、90Kの低温で光照射を行うとギャップ準位を伴わない別の準安定構造に変態すること、また伝導帯にSTM探針からトンネル電流注入すると準安定構造から回復することが見出され、この光変態の励起波長依存性を測定したところ、やはりEL2の光構造変化の励起スペクトルとよく一致することが分かった。また、STM探針を用いて電場変調分光を行うことが可能であることが明らかになり、この方法で得られるバンドギャップなどの情報から、物質同定をナノスケールの分解能で行えることが分かった。いっぽう、光源として放射光(X線)、赤外光を用いた元素分析もしくは吸着分子分析STMシステムも検討考案したが、STMの電圧-電流の非線形特性を利用した差周波光発生による方法が最も実現可能が高いとの結論を得た。
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[Publications] 前田康二: "電子線で誘起される電子励起原子移動"電子顕微鏡. 35・3. 208-214 (2000)
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[Publications] Y Nakamura et al.: "In situ Scanning Tunneling Microscopic Study of Polymerization of C_<60> Clusters induced by Electron Injection from the Probe Tips"Appl.Phys.Lett.. 77・18. 2834-2836 (2000)
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[Publications] K.Maeda et al.: "Dislocation Motion in Semiconducting Cystals under the Influence of Electronic Perturbations"J.Phys,: Condens.Matter. 12. 10079-10091 (2000)
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[Publications] A.Hida et al.: "Photoabsorption Spectroscopy on Nanometer Scale by Scanning Tunneling Microscopy"Proc.6^<th> Int.Workshop on Beam Iniection Assessment of Microstructures of Semiconductors. (in press). (2001)
