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走査プローブ顕微鏡による表面ポテンシャル分布の高精度測定

研究課題

研究課題/領域番号 17360018
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 薄膜・表面界面物性
研究機関東京大学

研究代表者

長谷川 幸雄  東京大学, 物性研究所, 助教授 (80252493)

研究分担者 浜田 雅之  東京大学, 物性研究所, 技術職員 (00396920)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
15,400千円 (直接経費: 15,400千円)
2006年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
2005年度: 10,500千円 (直接経費: 10,500千円)
キーワード走査プローブ顕微鏡 / 静電ポテンシャル / 遮蔽効果 / フリーデル振動 / 水晶振動子 / 表面・界面物性 / 超精密計測 / ナノコンタクト
研究概要

本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)といったプローブ顕微鏡を用いて、表面での静電ポテンシャル分布を10mV以下の高ポテンシャル分解能かつナノスケールの空間分解能で測定する技術を開発した。STMでは、表面上の各点でトンネル分光を行う二次元トンネル分光手法の整備を行い、それを用いて表面準位のエネルギーレベルの変動を詳細に測定することによって、精密なポテンシャル測定を実現している。
このSTMによるポテンシャル測定技術を用いて、表面電子状態に起因した二次元電子系により遮蔽されたポテンシャル分布やそれに伴うフリーデル振動を世界に先駆けて実空間観察することに成功し、二次元電子系の誘電関数などから理論的に予測されるポテンシャル変化と一致することを確認できた。またAFMでは、静電気力の検出によるケルビン法を整備し、高ポテンシャル・高空間分解能でのポテンシャル測定を実現している。この測定では、半導体表面原子間の電荷移動に伴うポテンシャル変化を検出することに成功している。
また、更なるポテンシャル分解能の向上を目指して、液体ヘリウム温度で動作するAFM装置の開発にも取り組み、それに用いる長辺振動型水晶振動子の力センサー・AFMプローブとしての評価を行った。さらに、プローブ作成に伴う探針先端加工技術についてもマイクロマニピュレーターや集束イオンビームを用いた新たな技術の開発を行い、報告している。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 局所表面ポテンシャル測定と遮蔽効果・フリーデル振動の観測2007

    • 著者名/発表者名
      長谷川幸雄
    • 雑誌名

      固体物理 42

      ページ: 91-99

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Local surface potential measurement and observation of screening effect and the Friedel oscillation2007

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hasegawa
    • 雑誌名

      Solid State Physics 42

      ページ: 91-99

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Real-Space Observation of Screened Potential and Friedel Oscillation by Scanning Tunneling Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Y Hasegawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 61

      ページ: 399-403

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional Probes for Scanning Probe Microscopy2007

    • 著者名/発表者名
      K Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 61

      ページ: 22-25

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 局所表面ポテンシャル測定と遮蔽効果・フリーデル振動の観測2007

    • 著者名/発表者名
      長谷川幸雄
    • 雑誌名

      固体物理 (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrostatic potential screened by a two-dimensional electron system : A real-space observation by scanning tunneling spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ono
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic potential screened by a two-dimensional electron system: A real-space observation by scanning tunneling spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ono
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 96

      ページ: 16801-16801

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface states of a Pd monolayer formed on a Au (111) surface studied by angle-resolved photoemission spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      T. Eguchi
    • 雑誌名

      Physical Review B 74

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Superconductivity of Nanometer-size Pb Islands Studied by Low-temperature Scanning Tunneling Microscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishio
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面二次元電子系に遮蔽されたポテンシャルの走査トンネル分光による実空間観察2006

    • 著者名/発表者名
      小野雅紀
    • 雑誌名

      表面科学 27

      ページ: 695-701

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrostatic potential screened by a 2D electron system : A real-space observation by STS2006

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ono
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Atomically-resolved imaging by frequency-modulation atomic force micro scopy using a quartz length-extension resonator2005

    • 著者名/発表者名
      Toshu An
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 87

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomically-resolved imaging by frequency-modulation atomic force microscopy using a quartz length-extension resonator2005

    • 著者名/発表者名
      Toshu An
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 87

      ページ: 133114-133114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a metal tip cantilever for non-contact atomic force microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Kotone Akiyama
    • 雑誌名

      Review of Scientific.Instruments 76

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of a glass-coated metal tip for Synchrotron-radiation- light-irradiated STM2005

    • 著者名/発表者名
      Kotone Akiyama
    • 雑誌名

      Review of Scientific.Instruments 76

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ge/Si(105)表面の原子間力顕微鏡観察2005

    • 著者名/発表者名
      秋山琴音
    • 雑誌名

      表面科学 26

      ページ: 486-491

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 放射光励起走査トンネル顕微鏡の開発2005

    • 著者名/発表者名
      長谷川幸雄
    • 雑誌名

      表面科学 26

      ページ: 752-756

    • NAID

      10017076309

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Real-space Observation of Screened Potential and the Friedel oscillation by Scanning Tunneling Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hasegawa
    • 学会等名
      17th International Vacuum Congress
    • 発表場所
      スェーデン、ストックホルム市
    • 年月日
      2007-07-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Real-space Observation of Screened Potential and the Friedel oscillation by Scanning Tunneling Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Yukio Hasegawa
    • 学会等名
      17th International Vacuum Congress (IVC-17)
    • 発表場所
      Stockholm
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 実戦ナノテクノロジー「走査プローブ顕微鏡と局所分光」2005

    • 著者名/発表者名
      長谷川幸雄
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      裳華房
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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