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高周波パルスSTM/STSによる絶縁体超精密加工表面のキャラクタリゼーション

研究課題

研究課題/領域番号 13450056
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械工作・生産工学
研究機関大阪大学

研究代表者

遠藤 勝義  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90152008)

研究分担者 井上 晴行  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30304009)
押鐘 寧  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40263206)
片岡 俊彦  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50029328)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
2003年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2002年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2001年度: 11,700千円 (直接経費: 11,700千円)
キーワード走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光法 / 絶縁体 / 超精密加工 / 表面キャラクタリゼーション / 高周波パルス / 表面微細構造 / 表面欠陥
研究概要

本研究の目的は、絶縁体表面の原子構造と電子状態を原子レベルの空間分解能で観察できる高周波パルスSTM/STS装置を開発するとともに、超精密加工された絶縁体材料表面を計測評価し、加工条件の最適化を図ることである。絶縁体表面をSTM観察するためには、帯電と原子の移動を防ぐ必要性から、交流で伝導体に電子を注入するのに充分なバイアス電圧をmsec以下の短パルスで印加するとともに、探針-試料間の浮遊容量の影響を避けてトンネル電流の信号によってのみフィードバック制御する検出回路を開発しなければならない。さらに、絶縁体表面の欠陥準位を求めるために、トンネル電流のバイアス電圧依存性いわゆるトンネル分光を可能にしなければならない。
そこで、矩形パルス電圧を印加した場合に浮遊容量によって生じる電流に妨げられることなくトンネル電流成分のみを検出できるRC回路を考案した。10kHz以上、±10Vまでの高周波矩形波パルスバイアス電圧を印加して、トンネル電流検出回路の出力をダイオードにより整流した信号をフィードバック制御する独自の高周波パルスSTM装置を設計・製作した。そして、導電性のあるHOPGの原子像を本パルスSTM装置によって観察することに成功した。しかし、真性半導体Siや酸化膜付きSi表面の原子像を観察するまでには至っていない。これらの原子像を観察するためには、100kHz以上の高周波領域における電流アンプのS/Nを改善するとともに、フィードバック制御系の追従周波数の向上が不可欠である。そこで、目的の高周波領域まで動作する電流アンプと印加する矩形パルス周波数のみを増幅するロックインアンプからなるトンネル電流検出系を提案し、新たな高周波パルスのトンネル電流制御系を設計・製作した。この検出系によれば、ダイオードによる整流回路の必要がなくなり、ノイズが低減されてフィードバック制御系の追従周波数が1kHzとなり、絶縁体表面の観察を可能にする。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic Structure of Si(001)-c(4x4) Formed by Heating Process after Wet Cleaning and Its First-Principles Study"Japanese Journal of Applied Physics. 42・7B. 4646-4649 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Visible Light Irradiation Effects on Atomic-Scale Observations of Hydrogenated Amorphous Silicon Films by Scanning Tunneling Microscopy"2003 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS. 500-501 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Scanning tunneling microscopy observations of intrinsic hydrogenated amorphous silicon surface under visible light irradiation"7th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures. 256 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠藤 勝義 他: "単色光照射による水素化アモルファスシリコン表面の原子像観察"第50回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集. 727 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠藤 勝義 他: "SREM/STMによるSi表面の観察"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 45-16 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠藤 勝義 他: "高周波パルスSTM(Scanning Tunneling Microscopy)の開発-高周波パルスSTM装置-"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 47-48 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠藤 勝義 他: "光照射を利用した水素化アモルファスシリコン表面の走査型トンネル顕微鏡観察"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 49-50 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo, Kenta Arima, Kikuji Hirose, Toshihiko Kataoka, Yuzo Mori: "Atomic image of hydrogen-terminated Si(001) surfaces after wet cleaning and its first-principles study"Journal of Applied physics. 91,7. 4065-4072 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo, Tomoya Ono, Kenta Arima, Yuji Uesugi, Kikuji Hirose, Yuzo Mori: "Atomic Structure of Si(001)-c(4x4) Formed by Heating Process after Wet Cleaning and Its First-Principles Study"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.42, no.7B. 4646-4649 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenta Anima, Hiroaki Kakiuchi, Manabu Ikeda, Katsuyoshi Endo, Mizuho Morita, Yuzo Mori: "Visible Light Irradiation Effects on Atomic-Scale Observations of Hydrogenated Amorphous Silicon Films by Scanning Tunneling Microscopy"Extended Abstracts of the 2003 Int. Conf. on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS. 500-501 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kenta Arima, Hiroaki Kakiuchi, Manabu Ikeda, Katsuyoshi Endo, Mizuho Morita, Yuzo Mori: "Scanning tunneling microscopy observations of intrinsic hydrogenated amorphous silicon surface under visible light irradiation"Program and Abstracts of the 7th Int. Conf on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures. 256 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic Structure of Si(001)-c(4x4) Formed by Heating Process after Wet Cleaning and Its First-Principles Study"Japanese Journal of Applied Physics. 42・7B. 4646-4649 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Visible Light Irradiation Effects on Atomic-Scale Observations of Hydrogenated Amorphous Silicon Films by Scanning Tunneling Microscopy"2003 International Conference on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS. 500-501 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Scanning tunneling microscopy observations of intrinsic hydrogenated amorphous silicon surface under visible light irradiation"7th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures. 256 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "単色光照射による水素化アモルファスシリコン表面の原子像観察"第50回応用物理学会関係連合講演会 講演予稿集. 727 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "SREM/STMによるSi表面の観察"精密機械工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 45-16 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "高周波パルスSTM(Scanning Tunneling Microscopy)の開発-高周波パルスSTM装置-"精密工学会2003年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 47-48 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "光照射を利用した水素化アモルファスシリコン表面の走査型トンネル顕微鏡観察"精密工学会2003年度関西地方定期公演会講演論文集. 49-50 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic image of hydrogen-terminated Si(001) surfaces after wet cleaning and its first-principles study"Journal of Applied physics. 91・7. 4065-4072 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic Structure of the Si(001)c(4x4) Formed by the Heating-up Process after Wet Cleaning and its First-Principles Study"Asia-Pacific Surface & Interface Analysis Conference. 60 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "高周波パルスSTM(Scanning Tunneling Microscopy)の開発"2002年度精密工学会関西支部地方定期学術講演会講演論文集(2002). 81-82 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 有馬健太, 遠藤勝義 他: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面の構造"2002年度精密工学会関西支部地方定期学術講演会講演論文集(2002). 83-84 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuyoshi Endo et al.: "Atomic image of hydrogen-terminated Si(001) surfaces after wet cleaning and its first-principles study"Journal of Applied physics. 91・6(inpress). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義: "走査型プローブ顕微鏡の新展開"2001年度精密工学界秋季大会学術講演界講演論文集. 272-273 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "STMによる湿式洗浄Si(001)表面の昇温過程の観察"2001年度精密工学界秋季大会学術講演界講演論文集. 286 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 有馬健太, 遠藤勝義 他: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面の構造解析"2001年度精密工学界秋季大会学術講演界講演論文集. 287 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "STMによる水素終端化Si(001)表面の昇温過程の観察"2002年度精密工学界春季大会学術講演界講演論文集. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 遠藤勝義 他: "カ-ボンナノチューブを探針にしたSTM/SREMによるSi表面の観察"2002年度精密工学界春季大会学術講演界講演論文集. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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