2014 Fiscal Year Annual Research Report
気体分子と相互作用するナノギャップ電極の原子スケール動的解析
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25246003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
竹田 精治 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70163409)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 日出夫 高知工科大学, 工学部, 教授 (00273574)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノギャップ / 電界放射 / トンネル電流 / 金 / 原子ダイナミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ETEM内での金ナノギャップの作製条件、ETEM観察条件および電気測定条件を前年度に確立させた。引き続き、金ナノギャップ電極表面においては気体中、特に酸素中で印加電圧およびその印加方向を変化させると表面の第一原子層から第二原子層程度までで原子が移動して表面の形態が変化するなどの新しい現象を本年度前半までに見出した。この原子移動の結果として金ナノギャップ電極間にナノスケールオーダーの幅と長さをもつ架橋が形成された。この観察結果は、気体雰囲気中で動作中の金ナノギャップ電極表面においては気体との相互作用によって従来、全く予想されていなかった原子ダイナミックスが誘起されることを示していた。そのために、この多岐にわたる新現象が誘起される実験条件を確定させるために、以下の実験を今年度後半に行った。
前年度に金表面に付着する不純物（炭素系物質）を除去して原子構造的に清浄な金表面が得られることをETEM観察によって確認した。そこで今年度は作製した金ナノギャップ電極表面が気体導入前に不純物に汚染されておらず清浄であることを電子構造的に検証した。すなわち、真空中（10-5Pa以下）で金ナノギャップ間を流れるトンネル電流を、ギャップ間隔を変化させて計測することで金ナノギャップのトンネル障壁エネルギーを求めた。その結果、このエネルギーは、従来から知られている清浄な金表面のトンネル障壁エネルギーと実験精度の範囲内で一致した。このことは上記の新現象の再現性を保証するための要件と考えられる。また、対向する電極表面を同時に原子スケール観察するための技術開発も行った。
さまざまな異種物質間のナノギャップのETEM観察と電気測定を行うことのできる電気特性測定試料ホルダーを利用して、異種物質のナノギャップ、すなわち金ーシリコン、金ーチタニア対のナノギャップを作製してETEM観察および電気測定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究計画の本質的な部分についてはおおむね当初の計画通りに進展している。すなわち、研究実績の概要にも記述したが、酸素中で電圧印加した金ナノギャップ電極表面に誘起される新現象について再現性を保証するために必須の実験を行った。さらに、異種の物質からなるナノギャップ電極の作製と観察・測定に着手した。着実に実験研究が進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通りに着実に実験研究が進行していると考えている。
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