2003 Fiscal Year Annual Research Report

高周波パルスSTM/STSによる絶縁体超精密加工表面のキャラクタリゼーション

Research Project

Project/Area Number	13450056
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	遠藤勝義大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90152008)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	井上晴行大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30304009) 押鐘寧大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40263206) 片岡俊彦大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029328)
Keywords	走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光法 / 絶縁体 / 超精密加工 / 表面キャラクタリゼーション / 高周波パルス / 表面微細構造 / 表面欠陥
Research Abstract	本研究の目的は、絶縁体表面の原子構造と電子状態を原子レベルの空間分解能で観察できる高周波パルスSTM/STS装置を開発するとともに、超精密加工された絶縁体材料表面を計測評価し、加工条件の最適化を図ることである。絶縁体表面をSTM観察するためには、帯電と原子の移動を防ぐ必要性から、交流で伝導体に電子を注入するのに充分なバイアス電圧をmsec以下の短パルスで印加するとともに、探針-試料間の浮遊容量の影響を避けてトンネル電流の信号によってのみフィードバック制御する検出回路を開発しなければならない。さらに、絶縁体表面の欠陥準位を求めるために、トンネル電流のバイアス電圧依存性いわゆるトンネル分光を可能にしなければならない。そこで、矩形パルス電圧を印加した場合に浮遊容量によって生じる電流に妨げられることなくトンネル電流成分のみを検出できるRC回路を考案した。10kHz以上、±10Vまでの高周波矩形波パルスバイアス電圧を印加して、トンネル電流検出回路の出力をダイオードにより整流した信号をフィードバック制御する独自の高周波パルスSTM装置を設計・製作した。そして、導電性のあるHOPGの原子像を本パルスSTM装置によって観察することに成功した。しかし、真性半導体Siや酸化膜付きSi表面の原子像を観察するまでには至っていない。これらの原子像を観察するためには、100kHz以上の高周波領域における電流アンプのS/Nを改善するとともに、フィードバック制御系の追従周波数の向上が不可欠である。そこで、目的の高周波領域まで動作する電流アンプと印加する矩形パルス周波数のみを増幅するロックインアンプからなるトンネル電流検出系を提案し、新たな高周波パルスのトンネル電流制御系を設計・製作した。この検出系によれば、ダイオードによる整流回路の必要がなくなり、ノイズが低減されてフィードバック制御系の追従周波数が1kHzとなり、絶縁体表面の観察を可能にする。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic Structure of Si(001)-c(4x4) Formed by Heating Process after Wet Cleaning and Its First-Principles Study"Japanese Journal of Applied Physics. 42・7B. 4646-4649 (2003)
[Publications] Katsuyoshi Endo et al.: "Visible Light Irradiation Effects on Atomic-Scale Observations of Hydrogenated Amorphous Silicon Films by Scanning Tunneling Microscopy"2003 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS. 500-501 (2003)
[Publications] Katsuyoshi Endo et al.: "Scanning tunneling microscopy observations of intrinsic hydrogenated amorphous silicon surface under visible light irradiation"7th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures. 256 (2003)
[Publications] 遠藤勝義他: "単色光照射による水素化アモルファスシリコン表面の原子像観察"第50回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集. 727 (2003)
[Publications] 遠藤勝義他: "SREM/STMによるSi表面の観察"精密機械工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 45-16 (2003)
[Publications] 遠藤勝義他: "高周波パルスSTM(Scanning Tunneling Microscopy)の開発-高周波パルスSTM装置-"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 47-48 (2003)
[Publications] 遠藤勝義他: "光照射を利用した水素化アモルファスシリコン表面の走査型トンネル顕微鏡観察"精密工学会2003年度関西地方定期公演会講演論文集. 49-50 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

高周波パルスSTM/STSによる絶縁体超精密加工表面のキャラクタリゼーション

Principal Investigator

遠藤 勝義 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90152008)

Research Products

[Publications] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic Structure of Si(001)-c(4x4) Formed by Heating Process after Wet Cleaning and Its First-Principles Study"Japanese Journal of Applied Physics. 42・7B. 4646-4649 (2003)

[Publications] Katsuyoshi Endo et al.: "Visible Light Irradiation Effects on Atomic-Scale Observations of Hydrogenated Amorphous Silicon Films by Scanning Tunneling Microscopy"2003 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS. 500-501 (2003)

[Publications] Katsuyoshi Endo et al.: "Scanning tunneling microscopy observations of intrinsic hydrogenated amorphous silicon surface under visible light irradiation"7th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures. 256 (2003)

[Publications] 遠藤勝義 他: "単色光照射による水素化アモルファスシリコン表面の原子像観察"第50回応用物理学会関係連合講演会 講演予稿集. 727 (2003)

[Publications] 遠藤勝義 他: "SREM/STMによるSi表面の観察"精密機械工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 45-16 (2003)

[Publications] 遠藤勝義 他: "高周波パルスSTM(Scanning Tunneling Microscopy)の開発-高周波パルスSTM装置-"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 47-48 (2003)

[Publications] 遠藤勝義 他: "光照射を利用した水素化アモルファスシリコン表面の走査型トンネル顕微鏡観察"精密工学会2003年度関西地方定期公演会講演論文集. 49-50 (2003)

遠藤勝義大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90152008)

[Publications] 遠藤勝義他: "単色光照射による水素化アモルファスシリコン表面の原子像観察"第50回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集. 727 (2003)

[Publications] 遠藤勝義他: "SREM/STMによるSi表面の観察"精密機械工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 45-16 (2003)

[Publications] 遠藤勝義他: "高周波パルスSTM(Scanning Tunneling Microscopy)の開発-高周波パルスSTM装置-"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 47-48 (2003)

[Publications] 遠藤勝義他: "光照射を利用した水素化アモルファスシリコン表面の走査型トンネル顕微鏡観察"精密工学会2003年度関西地方定期公演会講演論文集. 49-50 (2003)