メタステーブル原子をプローブとする電子放射顕微鏡の開発とその固体表面への適用

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01060002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 原田 義也 東京大学, 教養学部, 教授 (20013477)
• 研究分担者: 市ノ川 竹男 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70063310)
• キーワード: 電子顕微鏡 / 電子分光 / 固体表面

研究概要

(1)電子放射顕微鏡の入射電子系、レンズ系、検出系等各部の調整と改善により性能が大きく向上した。特に本研究の眼目であるメタステーブル電子放射顕微鏡の性能を決定するメタステーブル原子源の強度は2×10^<16>s^<-1>str^<-1>に達した。この値は計画時の目標値の100倍であって、十分なエネルギー分解能(約0.7eV)で表面の局所領域のメタステーブル電子スペクトルを測定することが可能になった。
(2)金、シリコン、酸化シリコン、グラファイト、有機薄膜等の試料のメタステーブル電子、低速電子および光子によるMEEM像、LEEM像、およびPEEM像を観察するとともに、表面の局所領域の電子スペクトルを測定し、表面の構造と電子状態について、有用な情報を得た。特にグラファイト上の金の単原子膜と有機物(ClAlフタロシアニン)の単分子膜の測定から、MEEMが表面最上層の選択的観察のための有力な手段であることが明らかになった。またClAlフタロシアニンではメタステーブル電子スペクトルの解析から表面の局所領域の分子配向がわかった。LEEMではシリコン表面の清浄化の過程や加熱に伴う表面構造の変化等がリアルタイムで観察された。
(3)既設の電子分光器を用いて種々の試料(グラファイト、ClAlPc等)のペニングイオン化電子スペクトルと紫外光電子スペクトルを測定し、電子放射顕微鏡によるミクロな部分のスペクトルと比較検討するための資料とした。
(4)上述の研究をふまえて、平成1-5年の5年間にわたる研究の総まとめを行なった。また表面のトポロジカルな情報を与える他の手法と本研究の方法とを比較検討するため、国内の代表的な研究者の出席の下に、「表面顕微鏡法の新展開」と題するシンポジウムを開催し、本研究を含む表面顕微鏡法の現状の把握と将来の展望を行った。

研究成果

• [文献書誌] S.Masuda: "Deexcitation of rare-gas metastable atoms on semiconductor surfaces." Surf.Sci.283. 78-83 (1993)
• [文献書誌] K.Awaga: "Photoelectron spectroscopic studies of an α-nitronyl nitroxide radical." Mol.Cryst.Liq.Cryst.232. 27-34 (1993)
• [文献書誌] S.Masuda: "Observation of anomalously enhanced satellite in MAES of LaCoO_3." Phys.Rev.Lett.71. 4214-4217 (1993)
• [文献書誌] T.Ichinokawa: "Electro-and thermomigration of metallic islands on Si(001)surface." Jpn.J.Appl.Phys.32. 1379-1384 (1993)
• [文献書誌] T.Ichinokawa: "Electromigration of metallic islands on the Si(001)surface." Phys.Rev.B47. 9654-9657 (1993)
• [文献書誌] A.K.Schmid: "Fast interdiffusion in thin films." Phys.Rev.B48. 2855-2858 (1993)
• [文献書誌] H.Itoh: "Nucleation and surface reconstruction of Pd on Si(100)." Surf.Sci.284. 236-246 (1993)
• [文献書誌] A.Nagashima: "Electronic structure of monolayer graphite." Surf.Sci.287/288. 609-613 (1993)
• [文献書誌] T.Ichinokawa: "Electromigration and thermomigration of metallic islands on the Si(001)surface." J.Phys.:Condens.Matter. 5. A405-A406 (1993)
• [文献書誌] A.Nagashima: "Electronic states of monolayer graphite formed on TiC(111)surface." Surf.Sci.291. 93-98 (1993)
• [文献書誌] H.Itoh: "Structures of low-coverage phases of Al on the Si(100)surface." Phys.Rev.B48. 14663-14666 (1993)
• [文献書誌] H.Ozaki: "Penning ionization electron and ultraviolet photoelectron spectroscopies of organic extra-thin films comprising alkyl chains." J.Electron Spectrosc.Relat.Phenom.(in press).
• [文献書誌] 原田義也: "表面分析図鑑、ペニングイオン化電子分光法 (印刷中)" 共立出版,