超低温磁場中での表面2次元電子系のナノスケール実空間観察

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450020
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 長谷川 幸雄 東京大学, 物性研究所, 助教授 (80252493)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 明 京都大学, 工学研究科, 教授 (80143543) ; 小森 文夫 東京大学, 物性研究所, 助教授 (60170388)
• Keywords: 走査トンネル顕微鏡 / 表面電子状態 / 2次元電子系 / 電子定在波

Research Abstract

現在、低温磁場中で作動する超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)の立ち上げに取り組んでおり、現在4K・9Tでの動作確認を終えている。表面に局在した電子状態での電子密度を制御することを目的として、装置テストも兼ねて、Pd/Au(111)・Pd/Cu(111)表面での定在波観察を行った。その結果、一層からなるPd薄膜上では観察された定在波の周期が基板のAu(111)・Cu(111)表面上での定在波に比べ長くなっていることがわかった。これはPd薄膜を介することによってAu(111)・Cu(111)基板の表面準位のエネルギーレベルが高くなったことを示しており、これにより同表面状態内に含まれる電子密度が低くなっていることを意味している。このことは、表面準位が存在する条件を評価することにより説明され、Au(111)・Cu(111)表面準位のエネルギーレベルが、Pdのギャップ端よりもやや低いレベルに位置していることに起因している。2次元電子系に対する磁場の影響を観測するためには、電子密度を低くする必要があるが、上記の結果は、我々がターゲットとする「表面準位を2次元電子系とみなしてその振る舞いをSTMにより高分解能で観察する」ことへの実現に向けて第一歩を進めたものと言える。今後、膜厚依存により電子密度を制御することなどにより、これらの表面準位の磁場中での振る舞いについて定在波観察を通じて明らかにしていく計画である。