| 研究課題/領域番号 |
08405023
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
古屋 一仁 東京工業大学, 工学部, 教授 (40092572)
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| 研究分担者 |
須原 理彦 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 助手 (80251635)
宮本 恭幸 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40209953)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1997
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| 研究課題ステータス |
完了 (1997年度)
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| 配分額 *注記 |
25,400千円 (直接経費: 25,400千円)
1997年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1996年度: 23,100千円 (直接経費: 23,100千円)
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| キーワード | ホットエレクトロン / STM / ホットエレクトロンエミッタ / STMにおけるノイズ電流 / 位相同期検出 / 低仕事関数金属 / ノイズ除法 / 低仕事関数 / 超高真空STM |
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| 研究概要 |
固体中を表面に向かって走行するバリスティックホットエレクトロン(以下HE)を、試料表面に近接させたSTM探針で検出しHEの空間およびエネルギー分布を測定する新しいSTM技術(走査型ホットエレクトロン顕微鏡(Scanning Hot Electron Microscopy、SHEM)を提案・実証した。探針試料間距離を十分に小さくしポテンシャルバリア高をHEエネルギーより低くするための、サンプルおよび探針材料の仕事関数、トンネル電圧、そして探針試料間距離の間に要求される関係を論理的に明らかにした。大気中で実験可能な材料を用いた実証実験を設計した。Si/CaF2/Auヘテロ接合でバンド曲がりを考慮してHE放射特性を解析しHEエネルギー5eV、10KA/cm2以上の電流密度が得られることを明らかにし、10μm2の微小エミッタ面積をもつ試料をフォトリソグラフィを用いて作製し理論通りの放射特性を確認した。SHEM測定実験を行い、試料に直流電圧3V、交流電圧を振幅170mV、周波数82Hzで印加し、トンネル電圧1.5Vを印加し測定を行った。探針試料間距離を減少していくとある距離で同期検出信号が急増することを確認し、HE電流検出を初めて達成した。測定では1データポイントあたり1時間程度の積分時間と好条件が整う必要があった。高速化のためにノイズ低減を研究した。まず理論的に探針振動によるトンネル電流変動を求め、これが最小になる測定条件を求め、除振装置で取りきれない残留振動振幅と測定可能な最小HE電流密度を明らかにした。ついでSHEM装置でトンネル電流波形をディジタル記録し電力密度スペクトルを解析した結果、10秒の同期検出積分時間で1pAまでのHE電流が測定可能であることを明らかにした。提案した新しい技術によりHE検出データを組織的に取得することを可能にした。HE空間分布測定、低仕事関数金属堆積による半導体中の低エネルギHE観測は今後の課題として残された。
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