2010 Fiscal Year Annual Research Report
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21246010
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
阿部 真之 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00362666)
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| Keywords | 多元素ナノ構造 / 原子間力顕微鏡 / AFM / STM / AFM/STM同時測定 / フォーススペクトロスコピー |
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| Research Abstract |
1. 多元素ナノ構造の原子レベル物性評価
ナノ構造が発現する機能は構造(原子の種類と配置)と電子状態が密接に絡み合った結果であり、これらの特性を原子レベルで同時に測定することが重要である。昨年度は、原子間力顕微鏡(AFM)と走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、構造と局所電子状態のマッピングを同時に評価できる手法を確立した。今年度は、それを具体的な実験に実施した。その結果、AFMとSTMでは、画像がもっとも綺麗に測定出来る探針-試料間距離に1から2オングストロームの差があることがわかった。さらに、AFMのノイズは長距離力成分によって増大されることがわかり、AFMの感度向上には探針の先鋭化が必要であることを実験的に示すことができた。
2. 能性表面における高分能画像測定とフォーススペクトロスコピー
光触媒材料のTiO_2表面において、AFM測定とフォーススペクトロスコピーを行った。TiO2(110)表面にKを吸着し、ケルビンプローブカ顕微鏡で電荷移動について調べ、探針先端の状態によって、K上の局所接触電位差の符号が反転しうることを見出した。
3. 原子操作による3次元クラスターの作成
多元素ナノ構造は周辺の原子種や個数によって構造が変化することが予想される。例えば、2次元のナノ構造の場合、格子不整合によって試料表面の周期構造が変化することがこれまでの申請者らの実験によってわかっている。クラスタやワイヤには安定原子数(マジックナンバー)が存在する。そこで、いくつかのモデルとなる材料系において、原子操作によって多元素ナノ構造を組み立てる条件を見いだした。具体的には、室温環境下において、Si(111)-(7×7)表面のハーフユニットせる内に種々の原子(銀や鉛など)を閉じ込めることに成功した。ハールユニットセルはポテンシャル障壁が大きいが、探針でそれを下げることで、隣接するハーフユニットセルから表面に蒸着した金属原子を連続して入れていくことが可能になった。その結果、ハーフユニットセル内では3次元のクラスタができることがわかった。
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