2010 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 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 (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、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を基に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)を発展させること、探針-試料間の相互作用引力・電流・エネルギー散逸・障壁の印加電圧に対する変化を同時計測すること、それによって探針と試料を接近させたときの試料表面上の原子・分子と探針先端原子の結合形成の過程、および、その電子状態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。これらの手法を用いて、探針と試料の結合形成の原子スケールの顕微分光情報を得る。
本年度は、Si(111)7×7に4,4"-diamino-p-terphenyl(DAT)分子を吸着させ、吸着構造と電子状態をSPM/XPSで解析した。その結果、DAT末端のアミノ基がSiと相互作用して、DATの長鎖が基板面に斜めに立位している結論を得た。そこでSi(001)2×1へもDATを分子吸着させた。DAT主骨格の3つのベンゼン環に対応する3連リングが観察され、DATが基板に沿って配置していることがわかった。第一原理計算と併せ、相互作用が強い部位、および、画像化される分子と探針の相互作用を検討した。また、高感度なSPM解析には平坦な基板が必要となる。そこで、機能分子吸着用基板として、数原子層のSiO_2をコートする酸化物TiO_2基板の平坦化技術を開発し、評価した。併せて、同時計測SPM制御システムの高機能化を進めた。
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