2008 Fiscal Year Annual Research Report
電圧印加非接触原子間力顕微鏡/分光法による固体表面間の結合形成過程の解析
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20246012
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
富取 正彦 Japan Advanced Institute of Science and Technology, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10188790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村田 英幸 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10345663)
笹原 亮 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (40321905)
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 表面・界面物性 / 相互作用力 / ナノコンタクト / 結合力 / コンダクタンス / トンネル障壁 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、独自開発した電圧印加非接触原子間力顕微鏡/分光法(Bias nc-AFM/S)を発展させ、探針と試料を極接近させたときに試料表面上の原子・分子と探針先端原子との間で進行する結合形成の過程・電子状態の変化を明らかにすることである.Bias nc-AFM/Sでは、「探針-試料間印加電圧をチューニングすることによってSPM探針先端の電子準位と試料表面原子の電子準位の間に形成される電子共鳴(結合)状態」を、印加電圧に対する相互作用引力の増加として検出する.そこで、探針が試料表面から1nmほど離れている「トンネル障壁を挟んで相互作用が弱い状態」、0.5nmほどの「トンネル障壁が崩壊し始めた状態」を経て、極めて接近した「化学結合が形成できる状態」へと探針-試料間距離を精密に制御しつつ印加電圧を掃引し、探針-試料間の相互作用引力・トンネル電流/(疑似)接触電流・エネルギー散逸・トンネル障壁の印加電圧に対する変化を高感度同時計測する.
本年度は、測定装置の高感度化(微小電流、エネルギー散逸)、計測ソフトの改良、水晶振動子センサーの開発、試料・探針調製法の確立を進めた.試料調製の一例では、半導体-分子吸着試料として、両末端にアミノ基を有するターフェニル分子(DAT)をSi(111)7×7表面に真空蒸着し、STM観察とXPS分析を行った.その結果、一端のアミノ基の水素が脱離し、そのアミノ基のN原子が吸着Si原子と室温で化学結合しているとの結論を得た.他端のアミノ基に向けてSi探針を接近させれば、基板と同様な結合が生じるはずで、その検出準備を進めた.また、酸化物単結晶試料の調製として、熱処理条件をnc-AFMで評価した.さらに、ナノピラー成長法などを駆使してSi探針を精緻に調製した.また、その先端のアミノ化処理の準備を進めた.
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