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フェムト秒時間分解2光子光電子分光による半導体表面における励起電子の動力学の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16540285
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関大阪大学

研究代表者

田中 慎一郎  大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00227141)

研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2005年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
キーワード半導体表面 / 時間分解分光 / フェムト秒レーザー / 2光子光電子分光 / キャリアダイナミクス / 表面再結合速度 / 表面欠陥 / Si(001)(2x1) / Si(001)(2x1)表面 / STM
研究概要

本研究では、フェムト秒時間分解2光子光電子分光(TR2PPE)装置に、温度・構造など、試料の物理的パラメータを制御・評価できる装置を組み合わせたシステムの構築を行い、これを用いて主としてSi(001)表面においてついて研究し、以下のような結果を得た。
1)Si(001)(2x1)表面上における励起電子のダイナミクスについて研究し、バルク→表面の電子遷移には励起密度依存性があることが分かった。また、バルク伝導帯電子・表面非占有状態電子の減衰ともに、励起波長依存性が観測されること、また、その際に、励起後40ps以降ではバルク電子数と表面電子数がほぼ比例関係にあることを観測した。この事実から、
a)バルク励起電子の減衰は、表面状態への遷移(表面再結合)およびバルク内部への拡散が支配している。
b)表面状態電子の寿命は短く(<10ps)、この結果、表面励起電子数は、バルクからの遷移によって支配されている。
ことが分かった。さらに、拡散方程式を用いたシミュレーションとの比較によって、Si(001)(2x1)表面における表面再結合速度を見積ることに成功した
2)STM(走査トンネル顕微鏡)とTR2PPEを組み合わせ、表面の局所的な構造とダイナミクスの関連についての相関を調べることができるようになった。このシステムを用い、Si(001)(2x1)表面におけるC欠陥が表面ダイナミクスに与える影響に関して研究した。その結果は以下のようなものである;a)C欠陥数増加とSi(001)表面のフェルミレベルピニングなどの表面電子状態の変化が分かった。b)C欠陥増加によって、表面励起電子・バルク励起電子ともに見かけ上の減衰が速くなり、互いの比も変化した。これは、表面での電子消滅寿命τがC欠陥の数に対して線形に減少すると仮定することで定量的に説明された。

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (9件)

  • [雑誌論文] Recent progress in coincidence studies on ion desorption induced by core excitation2006

    • 著者名/発表者名
      E.Kobayashi, K.Mase, A.Nambu, J.Seo, S.Tanaka, T.Kakiuchi, K.Okudaira, S.Nagaoka, M.Tanaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Condens. Matt 18(印刷予定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Recent progress in coincidence studies on ion desorption induced by core excitation2006

    • 著者名/発表者名
      E.Kobayashi, K.Mase, A.Nambu, J.Seo, S.Tanaka, T.Kakiuchi, K.Okudaira, S.Nagaoka, M.Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics.Condensed.Matter 18(in printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Time-resolved two-photon photoelectron spectroscopy on the Si(001)-(2x1) surface".2005

    • 著者名/発表者名
      S.TanaKa, K.Tanimura
    • 雑誌名

      Surr. Sci. 593

      ページ: 26-31

    • NAID

      110002064127

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Time-resolved two-photon photoelectron spectroscopy on the Si(001)-(2x1) surface.2005

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, K.Tanimura
    • 雑誌名

      Surface Science 593

      ページ: 26-31

    • NAID

      110002064127

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Time-resolved two-photon photoelectron spectroscopy on the Si(001)-(2x1) surface.2005

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, K.Tanimura
    • 雑誌名

      Surf.Sci. 593

      ページ: 26-31

    • NAID

      110002064127

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Photo stimulated ion desorption from the Ti0_2(1 1 0) and Zn 0(1010) surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, K.Mase, S.Nagaoka
    • 雑誌名

      Surface Science 572

      ページ: 43-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Si(001)(2x1)表面における励起電子動力学:時間分解フェムト秒2光電子分光法による研究2004

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎, 谷村克己
    • 雑誌名

      真空 47

      ページ: 308-314

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Photostimulated ion desorption from the TiO_2(1 1 0) and ZnO(1010) surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, K.Mase, S.Nagaoka
    • 雑誌名

      Surface Science 572

      ページ: 43-58

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electron dynamics on the Si(001)(2x1) surface : Time-resolved two-photon photoelectron spectroscopic study2004

    • 著者名/発表者名
      S.Tanaka, K.Tanimura
    • 雑誌名

      Shinkuu(Vacuum) 47

      ページ: 308-314

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2020-05-15  

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