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4探針STM/AFM/STP開発と電子状態/原子構造/電気伝導の原子スケール直視

研究課題

研究課題/領域番号 18H01867
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

山崎 詩郎  東京工業大学, 理学院, 助教 (70456200)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード走査トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 走査トンネル電位計 / 原子スイッチ / 電気伝導 / 表面 / 薄膜 / 分子 / 電子物性 / 電子輸送 / 操作トンネル顕微鏡
研究成果の概要

走査プローブ顕微鏡はとても鋭い探針を使って一つ一つの原子を見ることができる顕微鏡である。ただ見るだけではなく、その探針で触ることで原子を一つ一つ動かすことができる。今回、走査プローブ顕微鏡を2台立ち上げ、STOと呼ばれる絶縁体表面で原子のスイッチを実現した。また、TiO2と呼ばれる絶縁体表面上の薄膜でミクロの原子構造がマクロな電気伝導に与える影響を確かめた。本研究計画の最終目標である原子スケールの電気伝導を可視化する4探針走査トンネル電位計の開発が大きく進展した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、半導体素子の微細化が急速に進み、より高速でより大容量になるなるなど性能の向上が劇的に進んでいる。しかしながら、このようなトップダウン式のやり方は微細化が原子スケールに近づくにつれて限界を迎える。そのため、原子一つ一つから素子を組み立てるボトムアップ式のナノテクノロジーが注目されている。そこで重要となるのが、原子スケールでのエレクトロニクスの基礎の科学である。
研究成果のSTO基板上の原子スイッチは、原子数個のメモリーであり、その基礎となる。さらに、TiO2基盤上の電気伝導や開発進行中の4探針STPは、原子スケールの構造がマクロな電気伝導にどのような影響を与えるかを明らかにする。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Crystal orientation dependence of metal-insulator transition for VO2 microwires fabricated on TiO2(110) substrates with step and terrace structures2022

    • 著者名/発表者名
      Kyungmin Kim, Shingo Genchi, Shiro Yamazaki, Hidekazu Tanaka and Masayuki Abe
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 15

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective quantum-well width of confined electrons in ultra thin Ag(111) films on Si(111) 7×7 substrates2021

    • 著者名/発表者名
      Kishu Sugawara, Insung Seo, Shiro Yamazaki, Kan Nakatsuji, Yoshihiro Gohda, Hiroyuki Hirayama
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 704 ページ: 121745-121745

    • DOI

      10.1016/j.susc.2020.121745

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 原子1個の綱引き 「電流」vs「力」――シリコン原子スイッチにおけるトンネル電流と原子間力の競合2020

    • 著者名/発表者名
      山崎詩郎、杉本宜昭、森田清三
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 75 号: 11 ページ: 677-682

    • DOI

      10.11316/butsuri.75.11_677

    • NAID

      130007953043

    • ISSN
      0029-0181, 2423-8872
    • 年月日
      2020-11-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variation of the 4 × 1 to 8 × 2 structural transition temperature of quasi-one-dimensional indium chains upon carrier doping from Si(111) substrates2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ogino, Valentin Motoi Kuzumo, Shiro Yamazaki, Kan Nakatsuji and Hiroyuki Hirayama
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 41 ページ: 415001-415001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab97e1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Crystal orientation dependence of metal-insulator transition for VO2 microwires fabricated on TiO2 (110) substrates with step and terrace structures2022

    • 著者名/発表者名
      Kyungmin Kim, Shingo Genchi, Shiro Yamazaki, Hidekazu Tanaka, and Masayuki Abe
    • 学会等名
      THE 22ND INTERNATIONAL VACUUM CONGRESS (IVC-22)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TiO2(110)ステップ基板上 VO2薄膜の相転移特性の素子方向依存性2022

    • 著者名/発表者名
      金庚民、玄地真悟、山崎詩郎、田中秀和、阿部真之
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation of metal-insulator transition in VO2 thin films by using step-terrace orientations of TiO2(110) substrates2022

    • 著者名/発表者名
      Kyungmin Kim, Shingo Genchi, Shiro Yamazaki, Hidekazu Tanaka, and Masayuki Abe
    • 学会等名
      13th International Workshop on Oxide Surfaces (IWOX-XIII)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manipulation of metal-insulator transition in VO2 thin films by using step-terrace orientations of TiO2(110) substrates2022

    • 著者名/発表者名
      Kyungmin Kim, Shingo Genchi, Shiro Yamazaki, Hidekazu Tanaka, and Masayuki Abe
    • 学会等名
      The 25th SANKEN International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atom switch by STM current on SrTiO 3 (100)-√13×√13 surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Kyungmin Kim, Shiro Yamazaki, Daiki Katsube, Hayato Yamashita, and Masayuki Abe
    • 学会等名
      29th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM29)(
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] STM の電流による SrTiO3(100)-√13×√13 表面上の原子スイッチ2021

    • 著者名/発表者名
      金庚民、山崎詩郎、勝部大樹、山下隼人、阿部真之
    • 学会等名
      2021年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Atom switch by STM current on SrTiO3(100)-(√ 13 × √ 13) surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Kyungmin Kim, Shiro Yamazaki, Daiki Katsube, Hayato Yamashita, and Masayuki Abe
    • 学会等名
      International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '21 (ALC'21)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si(110)3x2-Bi表面の電子状態2020

    • 著者名/発表者名
      金野達、勝俣錬、木村彰博、中村玲雄、諸貫亮太、山崎詩郎、小澤健一、間瀬一彦、飯盛拓嗣、小森文夫、平山博之、中辻寛
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Si(110)3x2-Bi表面の電子状態2020

    • 著者名/発表者名
      金野達、勝俣錬、木村彰博、中村玲雄、山崎詩郎、小澤健一、 間瀬一彦、飯盛拓嗣、小森文夫、平山博之、中辻寛
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2018 実績報告書
  • [学会発表] Si(111)7×7 基板上における奇数層高さBi(110)島の出現2020

    • 著者名/発表者名
      潮田亮太、長瀬謙太郎、荻野嵩大、車尾ヴァレンティン基、中辻 寛、白澤 徹郎、平山 博之
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Structure and Growth of Bi(110) ultra thin film2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nagase
    • 学会等名
      Tokyo Tech and IIT Guwahati joint workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural change of Bi ultrathin films in the two-step growth on Si(111)√3 x √3-B substrate2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nagase, S. Yamazaki, K. Nakatsuji, H. Hirayama
    • 学会等名
      12th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Mono- and multilayer hexagonal Boron Nitride on Cu (111) substrate2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yamagami, S. Yotsutani, S. Yamazaki, K. Nakatsuji, H. Hirayama
    • 学会等名
      12th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si(111)√3×√3-B基板上に低温蒸着したビスマス超薄膜の室温アニールによる構造変化2019

    • 著者名/発表者名
      長瀬謙太郎、山崎詩郎、中辻寛、平山博之
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cu(111)上に成長させたh-BN膜における成長様式・電子状態の層数依存性2019

    • 著者名/発表者名
      山上剛史、四ツ谷壮一郎、山崎詩郎、中辻寛、平山博之
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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