新しい表面電気伝導測定法の開発:電子輸送中のフェルミ面測定

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16654048
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松田 巌 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (00343103)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 修司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (00228446)
• Keywords: フェルミオロジー / 表面 / 低次元物性 / 輸送現象 / 表面電気伝導 / 光電子分光 / 電気伝導

Research Abstract

本研究課題では超高真空下で金属物質に交流電場(マイクロ波)を印加し、そのフェルミ面の変化を光電子分光でマッピングする実験を行なっている。昨年度までに超高真空マイクロ波導入フランジを開発したので、本年度は実際の測定を行なった。フランジは2種類準備し、一つはSMA端子型で真空耐久性は高いがマイクロの透過性が悪く、もう一つは導波管型で真空耐久性は低いが透過性が良い。本年度は前者のものを使用して測定システムを立ち上げた。約130Kに冷やしたCu(111)表面のフェルミ面を、マイクロ波照射の有無でマッピングしたところ、10^<-10>Torrの超高真空度で安定した測定が実現できたが、フェルミ波数の優位なシフトは確認できていなかった。マイクロ波の光強度不足が主な原因と考えられるので、現在は後者のタイプによる測定システムの立ち上げを進めている。本年度はさらに光電子分光における波数分解能を向上されるために、真空紫外光のスポットサイズを小さくするためのトロイダルミラーの設計・設置も行なった。
本研究プロジェクトの一環として行なわれている低次元金属フェルミ面研究では、Si(111)表面上Ag超薄膜の量子化状態を詳細に調べた。Si清浄表面上の超薄膜は2次元電子系を成したが、Si(111)表面上に原子鎖列を並べて(Si(111)4x1-In表面を作成して)、その上にAg超薄膜薄膜を作成したところ膜内の電子は擬1次元電子系になることが分かった。このような界面原子一層による電子の次元性の制御は初めての観測である。
以上のように本年度は予定通り段階的に研究を進めており、さらに研究対象系について新しい発見をした。本研究者は上記以外の系にも研究を従事し、別紙論文リストに示すように報告した。

Research Products

• [Journal Article] Interaction between the adatoms-induced localized state and the quasi-two-dimensional electron gas (2006)
  • Author(s): C.Liu, I.Matsuda, R.Hobara, S.Hasegawa
  • Journal Title: Physical Review Letters 96 Pages: 036803
• [Journal Article] Observation of Quantum Confinement in Ge nanodots on an oxidized Si surface (2006)
  • Author(s): A.Konchenko, I.Matsuda, S.Hasegawa, Y.Nakamura, M.Ichikawa
  • Journal Title: physical Review B (印刷中)
• [Journal Article] Electrical Conduction through a Monatomic Step (2006)
  • Author(s): I.Matsuda, T.Hirahara, M.Ueno, R.Hobaram, S.Hasegawa
  • Journal Title: Journal de Physique IV at the 'Editions de Physique' (印刷中)
• [Journal Article] Synthesis of Metal-Alloy Nanowires toward Functional Scanning Probe Microscope (2006)
  • Author(s): H.Konishi, S.Honda, M.Kishida, Y.Murata, T.Yasuda, D.Maeda, K.Tomita, K.Motoyoshi, S.Yoshimoto, R.Hobara, I.Matsuda, J.-G.Lee, H.Mori, K.Oura, S.Haseeawa, M.Katayama
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics (印刷中)
• [Journal Article] 結晶表面上単原子ステップの電気抵抗 (2006)
  • Author(s): 松田巌, 上野将司, 平原徹, 保原麗, 守川春雲, 劉燦華, 長谷川修司
  • Journal Title: 表面科学 (印刷中)
• [Journal Article] Evolution of Fermi surface by electron doping into a free-electron-like surface state, (2005)
  • Author(s): I.Matsuda., T.Hirahara, M.Konishi, C.Liu, H.Morikawa, M.D'angelo, S.Hasegawa
  • Journal Title: Physical Review B 71 Pages: 235315
• [Journal Article] In situ resistance measurements of epitaxial cobalt silicide nanowires on Si(110) (2005)
  • Author(s): H.Okino., I.Matsuda, R.Hobara, Y.Hosomura, S.Hasegawa, P.A.Bennett
  • Journal Title: Applied Physics Letters 86 Pages: 233108
• [Journal Article] Long-periodic modulations in the linear chains of T1 atoms on Si(100) (2005)
  • Author(s): A.A.Saranin, A.V.Zotov, I.A.Kuyanov, V.G.Kotlyar, M.Kishida, Y.Murata, H.Okado, I.Matsuda, et al.
  • Journal Title: Physical Review B 71 Pages: 165307
• [Journal Article] Exploiting Metal Coating of Carbon Nanotubes for Scanning Tunneling Microscopy Probes (2005)
  • Author(s): Y.Murata, S.Yoshimoto, M.Kishida, D.Maeda, T.Yasuda, T.Ikuno, S.Honda, H.Okado, R.Hobara, I.Matsuda, S.Hasegawa, K.Oura, M.Katayama
  • Journal Title: Japanese Jourmal of Applied Physics 44 Pages: 5336-5338
• [Journal Article] Electrical Characterization of Metal-Coated Carbon-Nanotube Tips (2005)
  • Author(s): S.Yoshimoto, Y.Murata, R.Hobara, I.Matsuda, M.Kishida, H.Konishi, T.Ikuno, D.Maeda, T.Yasuda, S.Honda, H.Okado, K.Oura, M.Katayama, S.Hasegawa
  • Journal Title: Japanese Jourmal of Applied Physics 44 Pages: L1563-L1566
• [Journal Article] Alkali metal-induced Si(111)√21x√21 structure: the Na case (2005)
  • Author(s): M.D'angelo, M.Konishi, I.Matsuda, C.Liu, S.Hasegawa, T.Okuda, T.Kinoshita
  • Journal Title: Surface Science 590 Pages: 162-172
• [Journal Article] STM observation at initial stage of Cs adsorption on Si(111)-【square root】3x【square root】3-Ag surface (2005)
  • Author(s): C.Liu, I.Matsuda, S.Hasegawa
  • Journal Title: Surface and Interface Analysis 37 Pages: 101-105
• [Journal Article] A 【square root】21x【square root】21 phase formed by Na adsorption on Si(111)【square root】3x【square root】3-Ag surface and its electronic structure (2005)
  • Author(s): M.Konishi, I.Matsuda, C.Liu, H.Morikawa, S.Hasegawa
  • Journal Title: e・Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 Pages: 107-112
• [Journal Article] STM observation of the Si(111)-c(12×2)-Ag surface (2005)
  • Author(s): N.Miyata, I.Matsuda., M.D'angelo, H.Morikawa, T.Hirahara, S.Hasegawa
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 Pages: 151-155
• [Journal Article] Coating Carbon Nanotubes with Compound Ultrathin Film: A Novel Route to Functional SPM tips (2005)
  • Author(s): M.Kishida, H.Konishi, Y.Murata, D.Maeda, T.Yasuda, T.Ikuno, S.Honda, M.Katayama, S.Yoshimoto, R.Hobara, I.Matsuda, S.Hasegawa
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 Pages: 417-420
• [Journal Article] Resistance measurements of metallic silicide nanowires on a Si substrate with a four-tip scanning tunneling microscope (2005)
  • Author(s): H.Okino, I.Matsuda, R.Hobara, Y.Hosomura, S.Hasegawa, P.A.Bennett
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 Pages: 362-366
• [Journal Article] Electrical Conduction on Various Au/Si(111) Surface Superstructures (2005)
  • Author(s): S.Yamazaki, I.Matsuda, H.Okino, H.Morikawa, S.Hasegawa
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 Pages: 497-502
• [Journal Article] Au/Si(111)表面超構造のガラス・結晶化転移での電気伝導の研究 (2005)
  • Author(s): 山崎詩郎, 松田巌, 沖野泰之, 守川春雲, 長谷川修司
  • Journal Title: 表面科学 26 Pages: 468-473