表面量子状態制御による人工原子・分子の構築

• 研究課題/領域番号: 18360020
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 平山 博之 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60271582)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 11,910千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 810千円); 2008年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2007年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2006年度: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
• キーワード: 量子閉じ込め / 2次元電子系 / 表面 / 走査トンネル顕微鏡 / 数値計算 / 2次元電子 / 数値計算プログラム

研究概要

本研究では、STM探針を用いたSi(111)√3x√3-Ag表面へのナノサイズ閉曲線の書き込み、およびAg(111)超薄膜表面に核形成したナノ島への表面電子状態の量子閉じ込めにおいて、閉じ込め構造のサイズ・形状を変化させることで原子・分子様な任意の離散的電子状態を人工的に制御形で実現できることを検証した。また任意のサイズ・形状の閉じ込め構造に対する量子状態の数値計算ツールの開発した。さらに形状がナノサイズレベルの場合には、量子構造は室温においても観測できること、および閉じ込めポテンシャルを評価する際のS波近似の適用限界を明らかにし、さらにこれを超えるS+P+D波近似での評価方法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] An STM study of Ge heteroepitaxial Growth on Si(111)√3x√3-B Surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sekiguchi & H.Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science 602 ページ: 3279-3283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thicknessand Deposition Temperature-dependent Morphological Change in Electric Growth of Ultra-thin Ag Films on Si(111)Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Miyazaki & H.Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science 602 ページ: 276-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Confinement in a STMlithographed Nanoscale Domain on an Si(111)√3x√3-Ag Surface at Room Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Minamoto, T.Ishiduka & H. Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science 602 ページ: 470-474
  • 査読あり
• [雑誌論文] An STM study of Ge heteroepitaxial Growth on Si(111)√<3x>√<3-> B Surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsuka Sekiguchi, Hiroyuki Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science 602 ページ: 3279-3283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Confinement in a STM-lithographed Nanoscale Domain on an Si(111)〓3x〓3-Ag Surface at Room Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Minamoto, T. Ishiduka & H. Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science 602 ページ: 470-474
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness-and Deposition Temperature-dependent Morphological Change in Electric Growth of Ultra-thin AgFilms on Si(111)Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Miyazaki & H. Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science 602 ページ: 276-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scattering of the S1-surface state electron by an isolated adatom at Si(111)√3 x √3-Ag surface (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Minamoto, Y.Ogawa, Y.Sano & H. Hirayama
  • 雑誌名: Physica E40 ページ: 324-327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scattering of the S1-surface state electron by an isolated adatom at Si(111)〓3 x〓3-Ag surface (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Minamoto, Y. Ogawa, Y. Sano & H.Hirayama
  • 雑誌名: Physica E 40 ページ: 324-327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Barrier Height Imaging of Si(111)3x1-Ag reconstructed surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Furuhashi, Y. Ohshima, H. Hirayama
  • 雑誌名: Applied Surface Science 253 ページ: 651-654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-photon Resonance in Optical Second Harmonic Generation From Quantum Well States in Ultra-thin Ag Films grown on Si(111)Surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Hirayama & M.Watai
  • 雑誌名: Surface Science 600 ページ: 3825-3829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Barrier Height Imaging of Si(111) 3x1-Ag Reconstructed Surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Furuhashi, Y.Ohshima, H.Hirayama
  • 雑誌名: Applied Surface Science 253 ページ: 651-654
• [雑誌論文] Two-Photon Resonance in Optical Second harmonic Generation From Quantum Well States in Ultra-thin Ag Films Grown on Si(111) Surfaces (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Hirayama, M.Watai
  • 雑誌名: Surface Science 600 ページ: 3825-3829
• [雑誌論文] Growth of atomically flat ultra-thin Ag films on Si surfaces
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama
  • 雑誌名: Surface Science (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scattering Potential Evaluation with S+P+D Wave Expansion of a Vacancy Complex on a Si(111)√3x√3-Ag Surface
  • 著者名/発表者名: S.Minamoto & H.Hirayama
  • 雑誌名: Materials Science, Engineering B(印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] Quantum confinements at surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama
  • 学会等名: Tokyo Tech-Tsinghua University Joint Symposium
  • 発表場所: 田町
  • 年月日: 2009-11-19
• [学会発表] Agナノ薄膜上のstep端および転位近傍における表面中の膜厚依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤敬一、青木悠樹、平山博之
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Si(111)基板上におけるAg(111)薄膜の表面準位に対する膜厚・転位・量子閉じ込めの影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤敬一、青木悠樹、平山博之
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学(30pRD-4)
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Nanostructures and their electronic states at surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama
  • 学会等名: New Zealand-Tokyo Institute of Technology Seminar on Nanotechnology
  • 発表場所: 大岡山
  • 年月日: 2009-01-30
• [学会発表] Si(111)7x7基板上のAgナノ薄膜表面における電子定在波のAg膜厚依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 澤敬一、青木悠樹、平山博之
  • 学会等名: 第29回表面科学講演大会
  • 発表場所: 早稲田大学(2C28)
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] Surface Electron Scattering at Dislocations on Atomically Flat Thin Ag Films (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Sawa, Y. Aoki, H. Hirayama
  • 学会等名: 4th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia(VASSCAA-4)
  • 発表場所: 松江(29B11)
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Si(111)表面上にelectronic growthしたAg超薄膜の臨界膜厚制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮崎優、平山博之
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 岩手大学(21aXB-9)
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] Si(111)√3x√3-B表面上のGeエピタキシャル成長のSTM観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関口津加、平山博之
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 岩手大学(20pXA-2)
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] Si(111)7x7基板上のAgナノ薄膜表面における電子の定在波観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 澤敬一、青木悠樹、平山博之
  • 学会等名: 第69回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(5a-L-9/II)
  • 年月日: 2008-09-05
• [学会発表] Si(111)√3x√3-Ag表面上の空孔島における室温での散乱ポテンシャルの解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 源聡、平山博之
  • 学会等名: 第69回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(5a-L-10/II)
  • 年月日: 2008-09-05
• [学会発表] Controlling the Magic Thickness in Electronic Growth of Atomically Flat Ag Films on Si(111)Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, M. Miyazaki
  • 学会等名: 2008 International Conference on Nanoscience+Technology(ICN+T2008)
  • 発表場所: Keystone, CO. U.S. A(NM2-WeA4)
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] Controlling the Magic Thickness in Electronic Growth of Atomically Flat Ag Films on Si(111)Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hirayama
  • 学会等名: 2008 International Conference on Nanoscience+Technology (ICN+T2008)
  • 発表場所: Keystone, CO, U.S.A.
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] Partial wave approximation of scattering of the S1-suface state electron by an isolated adatom at Si(111)√3x√3-Ag surface at room temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Minamoto, H. Hirayama
  • 発表場所: Makuhari(STAC2-STSI1)
  • 年月日: 2008-05-31
• [学会発表] Partial wave approximation of scattering of the S1-suface state electron by an isolated adatom at Si(111)√<3x>√<3->Ag surface at room temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Minamoto, Hiroyuki Hirayama
  • 学会等名: STAC2-STSI1
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2008-05-31
• [学会発表] Si(111)7x7水素吸着表面上におけるAg超薄膜成長 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮崎優、平山博之
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス(28a-Q-3)
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Ag超薄膜のElectronic Growthにおける歪と電子系エネルギーの競合 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平山博之
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所協同プロジェクト研究会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2007-10-26
• [学会発表] Si(111)表面上Ag超薄膜のelectric growthにおける量子効果とカイネティクスの競合 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮崎優、平山博之
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学(21-XJ-2)
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 低温蒸着および室温アニールによる超平坦Agエピタキシャル膜形成のSTM観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐野宜紀、小川百合香、平山博之
  • 学会等名: 第68回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(29p-SL-21)
  • 年月日: 2007-03-21
• [学会発表] Quantum Confinements at Ag/Si(111)Surfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama
  • 学会等名: SSNS' 07
  • 発表場所: Appi
  • 年月日: 2007-01-25
• [学会発表] Energy resolution for standing wave confined into Two-Dimensional Artificial Nano-Strcutures at Si(111)√3x√3-Ag Surfaces at room temperature (2007)
  • 著者名/発表者名: S .Minamoto, T. Ishiduka, H. Hirayama
  • 学会等名: nanoPHYS' 07
  • 発表場所: Ookayama, Tokyo
  • 年月日: 2007-01-24
• [学会発表] Electron Scattering by Isolated adatoms at Si(111)√3x√3-Ag Surfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogawa, Y. Sano, S. Minamoto, H. Hirayama
  • 学会等名: nanoPHYS' 07
  • 発表場所: Ookayama, Tokyo
  • 年月日: 2007-01-24
• [学会発表] A competition between quantum effect and kinetic processes in Ag thin film growth on Si(111)7x7 substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Miyazaki & H. Hirayama
  • 学会等名: 9th International Conference on Atomically Controlled Surfaces
  • 発表場所: Interfaces, Nanostructures(ACSIN9)
• [学会発表] A competition between quantum effect and kinetic processes in Ag thin film growth on Si(111)7x7 substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Miyazaki, H. Hirayama
  • 学会等名: ACSIN9
  • 発表場所: Tokyo
• [図書] Size Control of Nanostructures by Quantum Confinement(Chapter 3-1 in "Nano-Materials Research Toward Applications"(ed. H. Hosono & Y. Mishima)) (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama
  • 出版者: Elsevier Science Publisher
• [備考]
  • URL: http://www.materia.titech.ac.jp/~hirayama/2006hirayamalabHP/index.htm
• [備考]
  • URL: http://www.materia.titech.ac.jp/~hirayama/2006hirayamalabHP/index.htm