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原子スケールでの弾道電子放射顕微鏡の理論

Research Project

Project/Area Number 08740232
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
Research InstitutionOchanomizu University

Principal Investigator

小林 功佳  お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (80221969)

Project Period (FY) 1996
Project Status Completed (Fiscal Year 1996)
Budget Amount *help
¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords走査トンネル顕微鏡 / STM / BEEM / 弾道的 / 散乱理論 / 電子状態 / トンネル効果 / ショットキー・バリア
Research Abstract

弾道電子放射顕微鏡(BEEM)は走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて3端子測定をすることにより、表面内部の界面の様子をナノ・スケールで調べることのできる有力な測定手段である。最近、原子スケールのBEEM像が実験で得られているが、なぜ原子スケールでの像が得られるのかそのメカニズムは明かではない。本研究においてそのメカニズムを理論的に調べた。
まず、STMの理論で良く用いられているTersoffとHamannの理論をBEEMに適用した。しかし、この理論は原子スケールでのBEEM像を説明するには不十分であることがわかった。この理由は、Tersoff-Hamannの理論ではSTMのトンネル電流が表面の局所状態密度に比例するとしているため、トンネル電流が一定になるように探針を表面上に走査しても表面の内部の状態は変わらず、BEEM電流は変化しないからである。したがって、3端子系の電子の透過確率を散乱理論を用いて正しく計算しなければならない。ただし、実験のBEEM電流はトンネル電流に比べて非常に小さいため、表面内部の金属-半導体界面を通り抜ける電子は摂動として扱える。そこで、まずは、トンネル・ギャップの後ろに無限大の高さを持つ壁を持つ系を考えれば良い。この場合、トンネルした電子は表面に平行に流れなければならないが、このような系の電子の透過確率を計算する方法は従来なく、新たに開発しなければならないことがわかった。

Report

(1 results)
  • 1996 Annual Research Report

Research Products

(4 results)

All Other

All Publications (4 results)

  • [Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Moire pattern in scanning tunneling microscopy : Mechanism in observation of subsurface nanostructures" Physical Review B. 53. 11091-11099 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Scattering theory of subsurface impurities observed in scanning tunneling microscopy" Physical Review B. 54. 17029-17038 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Moire patterns in scanning tunneling microscopy images of layered materials" Journal of Vacuum Science and Technology. B14. 1075-1078 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kobayashi and J.Yamauchi: "Scanning tunneling microscopy image of transition-metal-dichalcogenide surfaces" Surface Science. 357-359. 317-321 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report

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Published: 1996-03-31   Modified: 2020-05-15  

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