2019 Fiscal Year Annual Research Report
The real space observation of non-local electrical conductivity by low temperature scanning tunneling potentiometry
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16K04956
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
浜田 雅之 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (00396920)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 幸雄 東京大学, 物性研究所, 教授 (80252493)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 走査トンネルポテンショメトリ / 表面電気伝導 / 走査プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表面の電気伝導は、原子欠陥・表面ステップといった局所構造から影響を受けるが、低温では電子のコヒーレンス長が長くなるために、電子波の局在・閉じ込め効果など、局所構造間の相関が重要となる非局所現象が顕著となることが予想される。我々は、これまで、室温動作型の走査トンネルポテンショメトリー（ＳＴＰ）を開発し、ナノスケールの空間分解能での電位実空間測定を通じて個々の局所構造における電気伝導特性を明らかにしてきたが、同手法により低温下での非局所な電気伝導特性を直接的に測定した例は皆無である。 初年度は低温ＳＴＭに我々がこれまでに確立したＳＴＰ手法を導入し、その低温測定を行う上で必要となる技術・ノウハウの確立・装置の製作を行った。次年度の平成２９年度は、その評価として、絶縁体基板（酸化膜被覆シリコン基板）上に金薄膜を作成し、それを１０Kで低温STP測定を試みたところ、表面に流した電流方向に対応した電位像を取得することができた【低温STP測定に成功】。これは、我々が立ち上げたSTPのシステムが正しく動作していることを示している。そして、平成３０年度～平成３１年度は、金属的な電子状態を持つとされるSi(111)7×7に対して低温でのSTP測定を試みたが、低温下ではその伝導特性が室温とは異なるせいか、STP測定を行うことができなかった。しかし、電気伝導現象のメカニズムを特定する情報を得るために、温度可変機能を導入することには成功した。それは、STMユニットに取り付けるヒーターやその位置を試行錯誤することによって、温度を変えても安定して測定できる構成を見出した。その結果、絶縁体基板上（酸化膜被覆Si基板）に作成した金薄膜をテスト試料として、20～80K程度の温度範囲で温度を変えながらSTP測定を行うこと【温度可変型STP測定】に成功した。
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