2009 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 |
本年度は、半導体-分子吸着試料の一つとして、主骨格の両末端にアミノ基を有する直線状のターフェニル分子(DAT)を、Si(111)7x7とSi(001)2x1表面上に真空蒸着した.その表面を電圧依存STMとXPSで解析し、吸着構造の差異を明らかにした.(111)面では、DAT片端のアミノ基がセンター吸着Si表面原子と結合している.DATの他端はレストSi原子の方向へ弱く拘束されているが、表面からは離れている.すなわち、他端のアミノ基はSi基板と直接的には結合していない.その結果として、結合したアミノ基部位周辺で試料-探針間のトンネル電流が増大した.一方、(001)表面では、両末端のアミノ基がそれぞれ表面Si原子と結合し、DATの主骨格は基板表面に対して平行にSiダイマー列上に配置される.そのDATの基板内での向きはSiダイマー列方向に約18°傾いていた.STM像の電圧依存性を調べると、主骨格のターフェニル部位で電子の局在性のエネルギー依存が観察された.ターフェニルの3つのベンゼン環部位と下地のSiダイマー間の相互作用を介して表面電子状態が変化し、3つのベンゼン環部位でトンネル電流の増加量が変化したと考えている.この2表面上での結合配置の差異が、分子デバイス化したときの電流-電圧特性にどう影響を与えるかを調べる実験を進めている.一方、(111)面上に吸着したDATの他端のアミノ基に向けてSiを接近させる実験も進めたが、結合形成の明確な証左は得られていない.その他、TiO_2酸化物単結晶試料の液中nc-AFM観察、水素終端したSi表面上へのタンパク分子吸着の相互作用の解析、高温融解させたGeからのナノピラー成長のSEM観察、収束イオンビーム(FIB)による本実験に適した探針調製なども進めた.
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[Journal Article]2009
Author(s)
富取正彦, 新井豊子(分担執筆)
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Journal Title
実験物理科学シリーズ6 "走査プローブ顕微鏡「発展編 第10章 非接触AFMの展開」"(重川秀美、吉村雅満、河津璋編)(共立出版)
Pages: 357-363
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