原子プローブ:レーザー誘起電界蒸発等による表面研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01609004
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 西川 治 東京工業大学, 大学院総合理工学研究所, 教授 (10108235)
• 研究分担者: 富取 正彦 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10188790) ; 青野 正和 理化学研究所, 表面界面工学研究室, 主任研究員 (10184053) ; 上田 一之 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029212) ; 西垣 敏 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60126943) ; 楠 勲 東北大学, 科学計測研究所, 教授 (30025390)
• キーワード: 原子プローブ(AーP) / 電子励起イオン脱離(EDS) / 走査型トンネル顕微鏡(STM) / イオンビーム散乱 / 表面構造 / ペニングイオン電子分光法 / 表面の電子状態 / 同軸型直衝突イオン散乱分光(CAICISS)

研究概要

本研究では、表面にイオン、準安定原子、電子、レーザー光を入射または照射し、表面から放射・放出・反射されるイオンや原子、さらにクラスターを検出して表面の構造や電子状態を解明するのが目的である。ミクロな実験手法としては、原子的な高分解能を持つ走査型トンネル顕微鏡(STM)法と原子プローブ(AーP)法が用いられ、マクロな手法としてはペニングイオン電子分光法、イオンビーム散乱法、電子励起イオン脱離法(ESD)、同軸型直衝突イオン散乱分光法(CAICISS)等があり、これらの手法の特長を十分生かして研究が進められた。
STMによる表面構造の研究では、STMにより描きだされた像が走査探針の先端形状により大きく変わる事、また、走査型トンネル電子分光法(STS)により描きだされる像が先端原子の種類により著しく変わる事を見し出した。AーPによる研究では、AーPの針状試料の先端から放射される電界電子をエネルギー分析する分光器が組み込まれ、蒸着Si膜から下地金属までに至る表面・界面領域での組成と電子状態との相関関係が調べられた。興味ある結果は、Mo面上のSi被覆率が1原子層以下でも表面の電子状態は半導体的であり、試料が加熱されてシリサイドが形成されると、表面にSiが存在しても金属性の電子状態を示すことである。ペニングイオン電子分光法による研究では、ヘリウム準安定原子をビームを試料面に照射するが、この研究により電導性積層有機薄膜での電荷移動錯体の存在が確認され、最上層の電子状態の解明にはこの手法が紫外光電子分光法より勝れている事が示された。また、半導体表面上のアルカリ金属と酸素との共吸着系の電子構造も調べられた。CAICISSによる研究では、Si(111)√<3>x√<3>R30°AgやCaF(1ML)/Si(111)等の表面構造が形成される過程をリアルタイムで解析した。また、ESD法によりチタン表面上の酸素の新しい吸着状態が見い出された。

研究成果

• [文献書誌] M.Tomitori,F.Iwawaki,N.Hirano,F.Katuki and O.Nishikawa: "Corrugation of Si Surfaces and Profiles of Tip Apexes" J.Vacuum Science and Technology. A8. 222-225 (1990)
• [文献書誌] O.Nishikawa,M.Tomitori,F.Iwawaki and N.Hirano: "Correlation between STM/STS Images and Apex Profiles of Scanning Tips" J.Vacuum Science and Technology. A8. 421-424 (1990)
• [文献書誌] J.Murakami,T.Hashimoto and I.Kusunoki: "Ion Scattering and Surface Reoiling from a Si Surface by Low Energy Ne^+ Bombardment" Vacuum.
• [文献書誌] S.Nishigaki,S.Matsuda,T.Sasaki,N.Kawanishi,Y.Ideda and H.Takeda: "Metastable Deexcitation Spectroscopy Study on the Local valence-Electron States of the K/Si(100)2x1 Surface" Surface Science.
• [文献書誌] K.Ueda and A.Takano: "Time Sequential Measurement of the Precursor State of Oxygen on the Titanium Surface by Means of Time-of-Flight Spectroscopy for Electron Stimulated Desorption" Japanese J.Applied Physics. 28. 2594-2596 (1989)
• [文献書誌] M.Aono and M.Katayama: "A Novel Method for Real-Time Monitoring of Molecular Beam Epitaxy(MBE)Processes" Proceeding of the Japan Academy. 65. 137-141 (1989)