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(1)光学顕微鏡と組み合わせた高真空AFM走査電位計の作製
発光・電子放出現象はフォーミングにより生じた亀裂内の局所的な電界集中に起因していると考えられる。高真空中でフォーミッグし、生じた亀裂内で電位分布を測定するために、導電性AFM探針を使用して電位分布を測定する装置の開発製作を行った。なお、現在装置の調節段階である。
(2)負性抵抗・発光の観察
厚さ約7nmの金を蒸着した低抵抗膜が連続的なフォーミングにより、いったん高抵抗になりその後に特徴的な負性抵抗を示し、発光も観察された。SEMで観察した結果、亀裂が入りその中に微粒子島状膜が出来ていた。負性抵抗の形はフォーミング処理する過程に依存することが発見された。フォーミングの過程で微粒子の大きさと分布が変化するためと考えられる。
(3)負性抵抗の原因
電極間に島が二次元的に配列していて、電界に逆行にている経路があるとき負性抵抗が生じる場合があることを、モンテカルロシュミレーションにより示すことができた。計算の仮定と手続きは以下の通りである。
(1)片方の電極から他方の電極への電子の移動は、電子が島に注入されて、その電子が他方の電極にトンネルしていくか、あるいは中性の島から電子が電極に逃げ、正に帯電した島に隣の中性の島から電子のトンネルが起こるホールが支配する伝導過程であること、電極の両側で電子の注入と、ホールの発生が起こったばあい、電極間の電界に逆行した場所で、電子とホールによる電界が大きくなり、逆行した電界が負性抵抗に寄与しなくなるのを防ぐためにこれらの仮定が必要である。
(2)電子の移動に伴い各島の電位が変化するのを鏡像法を用いて正確に解いた。
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