| 研究分担者 |
A. FANELSA ベルリン自由大学, 固体物理研究所, 助手
D. WINAU ベルリン自由大学, 固体物理研究所, 助手
A. SCHMID ベルリン自由大学, 固体物理研究所, 助手
C.M. SCHNEID ベルリン自由大学, 固体物理研究所, 助教授
J. KIRSCHNER ベルリン自由大学, 固体物理研究所, 教授
井藤 浩志 早稲田大学大学院, 理工学研究科, 学振特別研究員
大島 忠平 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10212333)
大槻 義彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063649)
ITOH H Waseda University, Research fellow of JSPS
OHTSUKI Y Waseda University, Professor
OHSHIMA C Waseda University, Professor
SCHMID A. ベルリン自由大学, 個体物理研究所, 助手
FANELSA A. ベルリン自由大学, 個体物理研究所, 助手
SCHNEIDER C. ベルリン自由大学, 個体物理研究所, 助教授
KIRSCHNER J. ベルリン自由大学, 個体物理研究所, 教授
|
|---|
| 研究概要 |
表面や界面の結晶構造(欠陥を含めて)や結合状態を高分解能で画像化し,エピタキシャル成長の機構を明らかにすることが本研究の目的である。このために,表面顕微鏡はどのような型式が最適であり,しかも,高分解能化ができるかが検討された。このような研究と同時に超高眞空走査型電子顕微鏡(SEM)と走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いたエピタキシャル成長の研究が,日本とドイツの両研究室で相互に研究分担者を交換しながら行われ,本年度は次の様な成果をうることができた。
I 表面電子顕微鏡の高分解能化の最適條件 STMは半導体や金属表面の構造や電子状態をしらべるのに最も分解能の高い顕微鏡である。しかし,同じ試料位置を試料を調整しながら何回も観察したり,温度を上昇させて,表面の凹凸がはげしくなった状態の観察は非常に困難である。この欠点を補うために,SEMとSTMで同時観測を行うことを計画し,次の2つの方法を考案した。1つは超小型電界放射型電子銃の計画で,直径20mm,長さ100mmの電子光学系を設計し,容易にSTMと組合せて,2次電子像を100Aの分解能でとれるような装置を試作した。次にSTMの針と試料間の間隔を数10A〜数100A離して,電界放射領域で2次電子像をうることも試みた。30V以上の電界電圧で,2次電子像が画けることが確認された。この2つの方式によるSTMとSEMの一体化は,表面界面の解析に有効であることが確認され,さらにSEMの高分解能化を目指して,共同研究を行っていくことを確認した。このため市ノ川は2度ベルリンを訪問し,検討を行った。
II Si(100)上の金属のエピタキシャル成長 Si(100)上のAl,Ag,Pb,Pd,Mg等の金属原子のエピタキシャル成長の初期過程を,STM,低エネルギー電子回析,オージェ電子分光を用いて共同研究した。Schmid,Winauは早大市ノ川研で井藤らと協力し,Al,Pb,Agについて特に室温における成長過程及び高温における再配列機構を明らかにし,興味ある成果をおさめた。例えば,Alでは今まで信んじられてきたダイマーの方向が間違っていることを指摘し,500℃以上でつくるC(4×12)構造の再配列機構を明らかにした。Pbでは第2層で完全な被覆層をつくるが,それまでにつくるいくつかの再配列構造の成因についてSTMで明らかにした。またAgでは2次元状の島が,下地のSiの状態によって構造が変化することを確認し,高温で2×3構造を発見した。これらの成果は共著でSTM国際会議′92(北京)で報告されると共にPhys.Rev.B及びSurf.Sci.に発表される。
III Co/Cu(100)の層上拡散 Cu(100)上にエピタキシャル成長するCoの成長過程をSch-mid,Schneider,井藤らがSTMを用いて共同研究した。Cu(100)上のCoは室温で層状成長するが200℃以上ではCo薄膜上に下地のCu原子が拡散し,最上層にCuの畢原子層をつくる。同時に下地のCu畢結晶にはピットホールを形成する。これがCuの表面拡散源になっていることを明らかにし,その機構を検討した。このような成長過程は金属/金属(下地)のエピタキシャル成長には重要であることを指摘し,Phys.Rev Bに報告される。
IV Si上の金属アイランドのエレクトロ及びサーモマイグレー及びJPN,J.Appl.Physに報告される。 以上の様に当該年度は両研究室の密接な共同研究により大きな成果をおさめることができた。
|
