Development of Four-probe STM/AFM/STP and Atomic-scale Direct Observation of Electronic States, Atomic Structures and Electrical Transport

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01867
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Yamazaki Shiro 東京工業大学, 理学院, 助教 (70456200)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 走査トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 走査トンネル電位計 / 原子スイッチ / 電気伝導 / 表面 / 薄膜

Outline of Final Research Achievements

Scanning probe microscope is capable of observing an atom by using very sharp probe. Not only obseving an atom, the microscope can move an atom one by one by using the probe. Here, we assembled two scanning probe sicroscopes, realized an atomic-size switch on STO insulating substrate. In addition, on TiO2 insulating substrate, we found that microscopic atomic structure affect to the macroscopic electrical transport. The final goal of this research proposal, development of 4-probe scanning tunneling potentiometor which is capable of visualizing atomic scale electrical transport, has made great progress,

Free Research Field

表面科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、半導体素子の微細化が急速に進み、より高速でより大容量になるなるなど性能の向上が劇的に進んでいる。しかしながら、このようなトップダウン式のやり方は微細化が原子スケールに近づくにつれて限界を迎える。そのため、原子一つ一つから素子を組み立てるボトムアップ式のナノテクノロジーが注目されている。そこで重要となるのが、原子スケールでのエレクトロニクスの基礎の科学である。
研究成果のSTO基板上の原子スイッチは、原子数個のメモリーであり、その基礎となる。さらに、TiO2基盤上の電気伝導や開発進行中の4探針STPは、原子スケールの構造がマクロな電気伝導にどのような影響を与えるかを明らかにする。