電界放射型極高真空計の開発

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02555009
• 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科, 教授 (10108235)
• 研究分担者: 石川 雄一 日立製作所, 機械研究所, 主管研究員 ; 富取 正彦 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10188790)
• キーワード: 極高真空 / 電界放射 / 電界放射型極高真空計 / 映像型ファラディ-ケイジ

研究概要

本研究の目的は、表面状態に極めて敏感な電界放射を利用して極高真空計を開発する事にある。そこで、初年度には、(1)既存の真空装置を改善し、到達真空度を10^<ー11>Torrから10^<ー13>Torrまで上げる事、(2)単一の針を真空装置内に装着し、真空度と放射電流との相関を明らかにする事、(3)放射電流を効率よく精密に測定できる方式を開発する事、(4)単一の針の放射特性が明らかになると、針の数を順次増やし真空計の感度を上げる事、等の研究項目が計画されている。
項目(1)については、既存の真空チャンバ-に高排気容量のイオンポンプを装着した。項目(2)についても、改善された真空チャンバ-内に単一の針を装着し、10^<ー8>Torrから10^<ー11>Torrまでの真空内で、放射面への吸着による放射電流の変化と揺らぎが測定された。項目(3)では、放射電流を測定するために映像型ファラディ-ケイジが開発・作製された。電界放射電流を測定する従来の方式には、針先から放射される全電流をスクリ-ンで受ける方式と、針先の極めて狭い領域から放射された電流と入射電子のエネルギ-をファラディ-ケイジで測定する方式がある。スクリ-ン方式では測定領域は広いが、入射電子により放出される二次電子により電流の測定精度は低い。これに対して、ファラディ-ケイジ方式では二次電子による測定精度の低下はなく、入射電子のエネルギ-分析も出来るが、針先の極めて狭い領域から放射された電流しか測定できない難点がある。そこで、本研究では、針先の広い領域からの放射電流を測定出来ると共に、入射電子のエネルギ-も分析できる映像型ファラディ-ケイジを開発・作製した。この方式利点は、複数の針からの放射電流も測定出来る事にあり、現在その特性の評価を進めている。このため、項目(4)の針の複数化は遅れている。しかし、以上を総括すると、平成2年度の研究は当初の計画に沿い順調に進行しているといえる。

研究成果

• [文献書誌] O.Nishikawa,M.Tomitori,F.Iwawaki and N.Hirano: "Correlation Between Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy Images and Apex Profiles of Scanning Tips" J.Vac.Sci.Technol.A. 8. 421-424 (1990)
• [文献書誌] M.Tomitori,N.Hirano,F.Iwawaki,Y.Watanabe,T.Takayanagi and O.Nishikawa: "Eleboration and Evaluation of Tip Manupulation of Scanning Tunneling Microscopy" J.Vac.Sci.Technol.A. 8. 425-428 (1990)
• [文献書誌] O.Nishikawa,H.Koyama and M.Tomitori: "Work Function,Field Emitted Electron Energy Spectrum and Surface Composition of Silicon Covered Molybdenum" Surf.Sci.
• [文献書誌] O.Nishikawa,H.Koyama,M.Tomitori and F.Iwawaki: "Tunneling Characteristics of Silicon Covered Molybdenum Tip Apex" J.Vac.Sci.Technol.A.
• [文献書誌] F.Iwawaki,M.Tomitori and O.Nishikawa: "STM/STS Observation of Step Structures of Si(001)and(111)Surfaces" J.Vac.Sci.Technol.A.
• [文献書誌] O.Nishikawa,M.Tomitori and F.Iwawaki: "Atomic Configurations of Tip Apexes and Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy" Materials Sci.Engineering.