2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15204027
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
大塚 洋一 筑波大学, 物理学系, 教授 (50126009)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大木 泰造 筑波大学, 物理学系, 講師 (90359571)
神田 晶申 筑波大学, 物理学系, 講師 (30281637)
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| Keywords | 金属微粒子 / 離散エネルギー準位 / トンネル分光 / STM / 量子ドット / 久保効果 / ナノ電極 / クラスタ |
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| Research Abstract |
本研究の目的は単一金属微粒子のトンネル分光によって、エネルギー準位統計、一電子準位の量子化と巨視的秩序との関連、電子間相互作用、エネルギー緩和などの問題を調べることにある。研究は、(1)低温STMを用いた1〜3nmの金属クラスタのトンネル分光、(2)微細加工による5〜20nmの金属微粒子のトンネル分光、および(3)関連する微細加工技術の開発の3方面からすすめており、それぞれ以下の進捗をみた。
(1)ジチオール単分子膜上の金クラスタのトンネル分光を30Kで行い、単電子トランジスタの標準理論で解析することによって、トンネル抵抗、静電容量、オフセット電荷などを決定した。オフセット電荷は0を中心に分布するが、分布の幅はクラスタのサイズと共に増大し、平均膜厚2ML以上で非中性クラスタが出現することがわかった。チオール・ジチオール混合単分子膜上に金を蒸着することによって、金クラスターのサイズおよび密度をコントロールすることができた。1電子準位の観測のために液体ヘリウム温度で測定可能な低温STM装置を本研究経費で導入した。次年度は同装置を利用した実験を開始する。
(2)電子線リソグラフィーと斜め蒸着法を用いたナノギャップ作製法を考案し、その有効性を実証した。ギャップ間隔はリソグラフィーの精度にはよらず、ギャップの再現性は約2nmである。さらにこの電極間に直径20nmの金コロイド粒子をはさみ、これを島電極とするSETを作製した。今後さらに微小なクラスタを利用することによってエネルギー準位の分光を目指す。
(3)メカニカルブレークジャンクション法の開発を行い、液体ヘリウム温度および希釈冷凍温度で極めて安定に動作することを確認した。ナノ導体トンネル分光の有力な装置となりうる。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] Y.Ootuka, et al.: "Tunnel spectroscopy of small Al particle"Physica E. 18. 19-20 (2003)
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[Publications] T.Ohgi, D.Fujita: "Octanedithiol layer as tunneling barrier"Physica E. 18. 249-250 (2003)
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[Publications] T.Ohgi, D.Fujita: "Single electron charging effects in gold nanoclusters on Alkanedithiol Layer with different molecular length"Surface Science. 532. 249-299 (2003)
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[Publications] T.Ohgi et al.: "Electrochemical potential arrangement of nanoclusters weakly coupled with metal surface"Appl.Phys.Lett.. 84. 604-609 (2004)
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[Publications] T.Ohgi: "Single electron charging effect of supported Au nanoclusters studied by Photoelectron and Tunneling Spectroscopy"まてりあ. 43. 101 (2004)
