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二針型複合FIM・STM装置の製作

研究課題

研究課題/領域番号 11305044
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属物性
研究機関東京大学

研究代表者

山本 良一  東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (10107550)

研究分担者 弓野 健太郎  東京大学, 工学部, 講師 (40251467)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
44,600千円 (直接経費: 44,600千円)
2000年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1999年度: 42,000千円 (直接経費: 42,000千円)
キーワード電界イオン顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / 結晶成長 / 表面拡散 / 解離 / 核生成 / クラスター / 拡散係数
研究概要

近年、電子デバイスの微細化に伴い、薄膜の構造を原子レベルで制御するための技術が必要となってきている。しかし、その基礎となる薄膜の結晶成長機構については依然、不明な点が多く、障害となっている。本研究では、原子の表面拡散など、成長中に表面で起こる原子レベルの素過程に遡って、成長機構を解明することを目的とした。
原子の表面拡散は成長の重要な素過程の一つであるが、拡散を阻害せずに観察することが難しく、これまで電界イオン顕微鏡(FIM)を用いた測定が行われてきた。しかし、FIMでは観察できる系がW等一部の物質に限られてしまう。そこで、本研究ではより多くの物質を観察できる走査型トンネル顕微鏡(STM)を使った観察手法について検討した。STMの基板冷却、加熱機構を立ち上げ、30K〜320K程度の範囲で良好なSi(111)、Si(100)表面の格子像を観察することに成功した。また、STMチャンバー内にSi用の蒸着源を作製し、超高真空内での蒸着を可能にした。原子の拡散観察に関しては基板温度の変化に伴い、基板周辺部が熱膨張、熱収縮するため、基板と探針の相対位置が激しく変化するため、拡散のリアルタイム観察は難しいことが判明した。したがって、FIMで作製した針状の試料、あるいは表面上に何らかの目印を有する試料を使い、常に同じ観察位置にもどるための工夫が必要であると思われる。また、これと平行してPtやIrなどこれまでにFIMで測定された拡散係数を用いて、成長に対する表面拡散等の素過程の影響をレート方程式、シミュレーションにより定量的に評価した。その結果、成長に対する核の解離の影響が決定的に重要であるのに対して、従来から定性的な議論によりその重要性が指摘されていた、核の表面拡散はほとんど成長に寄与しないことが初めて明らかとなった。これは、実測された成長素過程に基づく、初めての定量的な解析結果である。

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] Kentaro Kyuno: "Cluster diffusion and dissociation in the kinetics of layer growth : An atomic view"Physical Review Letters. 84. 2658-2661 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.M.Zhou: "Sliding wear behavior of polycrystalline TiN/CrN multilayers against an alumina ball"Surface and Coatings Technology. 130. 9-14 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "Comparison of effects of sodium and silicon impurities on aluminum grain boundaries by first-principles calculation"Modelling and Simululation in Materials Science and Engineering. 8. 727-736 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "Al Grain Boundary Embrittlement Promoted by Na Impurity : An ab initio Study"Materials Research Society Symposium Proceedings. 653. (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "First principles pseudopotential study on aluminum grain boundaries segregated by sulfur impurity"Journal of Physics : Condensed Matter. (accepted).

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Junhua Xu: "The Superhardness Effects of Hetero-structure NbN/TaN Nano-structured Multilayers"Journal of Applied Physics. (accepted).

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kentaro Kyuno: "Cluster diffusion and dissociation in the kinetics of layer growth : An atomic view"Physical Review Letters. 84. 2658-2661 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.M.Zhou: "Sliding wear behavior of polycrystalline TiN/CrN multilayers against an alumina ball"Surface and Coatings Technology. 130. 9-14 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "Comparison of effects of sodium and silicon impurities on aluminum grain boundaries by first-principles calculation"Modelling and Simululation in Materials Science and Engineering. 8. 727-736

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "Al Grain Boundary Embrittlement Promoted by Na Impurity : An ab initio Study"Materials Research Society Symposium Proceedings. 653. (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "First principles pseudopotential study on aluminum grain boundaries segregated by sulfur impurity"Journal of Physics : Condensed Matter. (accepted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Junhua Xu: "The Superhardness Effects of Hetero-structure NbN/TaN Nano-structured Multilayers"Journal of Applied Physics. (accepted).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kentaro Kyuno: "Cluster diffusion and dissociation in the kinetics of layer growth : An atomic view"Physical Review Letters. 84. 2658-2661 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.M.Zhou: "Sliding wear behavior of polycrystalline TiN/CrN multilayers against an alumina ball"Surface and Coatings Technology. 130. 9-14 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "Comparison of effects of sodium and silicon impurities on aluminum grain boundaries by first-principles calculation"Modelling and Simululation in Materials Science and Engineering. 8. 727-736 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Guang-Hong Lu: "Al Grain Boundary Embrittlement Promoted by Na Impurity : An ab initio Study"Materials Research Society Symposium Proceedings. 653. (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Guang-hong Lu: "First principles pseudopotential study on aluminum grain boundaries segregated by sulfur impurity"Journal of Physics : Condensed Matter. (accepted).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Junhua Xu: "The Superhardness Effects of Hetero-structure NbN/TaN Nano-structured Multilayers"Journal of Applied Physics. (accepted).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M. Kamiko et al.: "The Effect of Pb on the Interface Structure of Co/Ni Metallic Multilayers"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 189-199. 716-718 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Yang et al.: "Perpendicular Magnetic Anisotropy and Magneto-Optical Properties of (Co-Tb)/Pb Multilayers"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 189-199. 357-359 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kyuno et al.: "Diffusion and dissociation of platinum clusters on Pt(111)"Surface Science. 437. 29-37 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 弓野健太郎: "FIMによるステップエッジバリアの測定"固体物理. 34・10. 841-846 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kyuno et al.: "Surface Defects and Bulk Defect Migration Produced by Ion Bombardment of Si(001)"Physical Review Letters. 83・23. 4788-4791 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K. Kyuno et al.: "Cluster Diffusion and Dissociation in the Kinetics of Layer Growth : An Atomic View"Physical Review Letters. (発表予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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