2023 Fiscal Year Annual Research Report
温度可変型STPによる実空間電位分布観察を通じた量子電気伝導現象の微視的解明
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20K05319
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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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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 走査トンネルポテンショメトリー / 表面電気伝導 / 表面電位 / 走査プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表面平行方向の電気伝導特性は、ステップなどの原子欠陥や吸着原子といった局所的な乱れから影響を受けることが知られているが、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・閉じ込め効果等の局所構造間の相関が重要となる非局所現象が顕著となり、室温では見られない特異な表面電気伝導現象が現れることが期待されが、そのような、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。そこで、それを可視化するために低温下で動作可能な温度可変型走査トンネルポテンショメトリ(VT-STP)という顕微鏡の開発を目指してきた。R２年度は、清浄表面のSTP実験を行う上で最大の技術的課題であるSi基板上に作成したTa電極の歩留まり向上のために、基板上に犠牲酸化膜を作成し,極力低い温度で自然酸化膜を除去する試みや試料ホルダーの作成を行った。R３～R４年度は、これまでTa蒸着に使っていたプラズマガンの蒸着装置では、放電トラブル等の問題があったため高出力の電子ビーム蒸着の導入準備を行った。将来を見据えて、STM探針と試料表面の静電容量を測定することによって、絶縁体上に作成した微細な金属薄膜パターンの位置を探る技術の開発やSi基板の過熱の方法として、レーザー光を照射し局所的に加熱する方法を試すべく準備を進めた。また、スピントロニクス分野でも興味が持たれることの多いトポロジカル絶縁体薄膜の室温でのSTP測定行い電位勾配の存在を確認した。最終年度のR５年度は、これまで培ったノウハウを生かして新規にSTPコントローラーを製作し、更に高効率にTa薄膜が作成できるスパッタ蒸着による作成技術や加熱処理後のTa電極の超高真空中での金属元素の追加蒸着による補強技術を確立し、ついに、Si(111)基板上に形成したPb単原子相薄膜で、低温ＳＴＰ測定だけではなく、磁場印加中でのＳＴＰ測定にも成功した。
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