2015 Fiscal Year Annual Research Report
走査型プローブ顕微鏡技術を利用したナノ接合界面の形成と解析
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24246014
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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) |
高村 禅 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 (20290877)
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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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノコンタクト / 物性実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
独自開発の走査型プローブ顕微鏡（SPM）技術を発展させ、探針-試料間隔を精密制御し、両者間の状態を「トンネル障壁介在状態、化学結合が形成され始める疑似接触、ナノ接触、加圧接触、引上げ伸展、破断」へと推移させ、その形成過程、表面・界面の結合・界面準位などの電子状態の変化を解析することが本研究の目的である。探針と試料の相互作用力、流れる電流(トンネル電流、接触電流、変位電流)、エネルギー損失（非接触原子間力顕微鏡（nc-AFM）の力センサーを一定振幅で振動させるために必要なエネルギーの変化）の同時測定の高度化を実施した。金と金の原子接点を対象として、探針と試料を引き離していくことによって、接触電流（コンダクタンス）の変化、等価バネ定数（探針付縦振動モード水晶振動子の共振周波数変化）、エネルギー損失を同時計測した。接点が細くなると、量子化コンダクタンスG0の整数倍のコンダクタンスが現れ、それに伴って、等価バネ定数が減少した。また、エネルギー損失にもコンダクタンスの変化時にわずかな応答が現れた。接点が原子数個から構成される程に細くなった際の、原子と原子を結びつけている等価バネの個数とその組み合わせ方で発生する変化を捉えたと推定している。金接点で偶発的に発生する引っ張り方向の結晶軸（主に[110]と[111]方向）の依存性を見いだした。また、チャージアンプを組み込んだnc-AFMで、力センサーの振動に応じて発生する変位電流を基に、探針と試料間の接触電位差・静電容量の変化を高速走査で捉える手法を発展させた。探針と試料の高さを一定に保った走査で、チャージアンプの出力から得られる原子像が原子スケールの接触電位差の変化に相当すること、力センサーの振動変化から静電容量の探針－試料間距離依存性を推量できることを見いだした。さらに、Siや酸化物表面と水などとの界面形成を詳細に調べた。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(20 results)
