量子コンタクト

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12002005
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 高柳 邦夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80016162)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 箕田 弘喜 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20240757) ; 谷城 康眞 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40143648) ; 大島 義文 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (80272699)
• Keywords: 電子顕微鏡 / 走査トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / ナノワイヤ / 量子化コンダクタンス / 表面

Research Abstract

超高真空電子顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡による量子コンタクトの量子化電気伝導の研究で以下の成果を得た。
1)金電極を接合した量子ナノコンタクトでは、コンタグトの構造が電極の結晶学的方位に依存して変わること、〔110〕方位のときに整数値の量子化コンダクタンスが現れることを明らかとした。
2)電極とは構造の異なる"魔法数7の多層シェル構造をもつ金ナノワイヤ"の電気伝導について、STM組込みの超高真空電子顕微鏡で研究した。コンダクタンス量子の整数倍ではない量子化伝導が現れ、コンダクタンスはナノワイヤを構成する螺旋原子列の数の1/2に減少することを明らかとした。
3)原子鎖のコンダクタンスや単層金属チューブのコンダクタンスを決定する目的で、量子コンタクトを液体窒素温度に冷却する試みを推進した。
4)AgI結晶の表面に探針をおいて、電界を印加してAgI表面から銀ナノワイヤを析出成長させる方法で、150nm以上のワイヤに成長させた。
5)超高真空電子顕微鏡にAFMを組み込んだ新装置をもちいて、シリコンカンチレバー先端と金の接点を作製し、金がシリコンに室温で接触接着することを明らかにした。さらに、金と金の接点を形成させて金ナノワイヤを作製しナノワイヤの張力をAFMで計測した。超高真空環境でAFM計測と電子顕微鏡像の同時観察を始めて実現した。
6)基板表面にAFM探針を用いてナノワイヤを作製する方法を開発した。AFMコンタクトモードをつかって、AFMカンチレバーでマイカ表面に薄く蒸着した金粒子膜を走査することによって、太さ80nm、厚さ5nm、長さ2μ程度の金ナノワイヤを制御して作製できることを明らかとした。

Research Products

• [Publications] Y.Oshima, K.Mouri, H.Hirayama, K.Takayanagi: "Development of a miniature STM holder for study of electronic conductance of metal nanowires in UHV-TEM"Surface Science. 531. 209-216 (2003)
• [Publications] Yoshifumi Oshima, Akiko Onga, Kunio Takayanagi: "Helical gold nanotube synthesized at 150K"Phys.Rev.Lett.. 91. 205503(4) (2003)