原子レベルのトンネル物性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05245101
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河津 璋 東京大学, 大学院・工学系研究所, 教授 (20010796)
• 研究分担者: 長谷川 哲也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10189532) ; 富取 正彦 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (10188790) ; 重川 秀実 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (20134489) ; 小川 恵一 横浜市立大学, 大学院総合理学研究科, 教授 (00233411) ; 岩澤 康裕 東京大学, 大学院・理学系研究所, 教授 (40018015)
• キーワード: トンネル物性 / 走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光法 / 表面 / 半導体 / 触媒 / 超伝導

研究概要

本年度は、シリコン、GaAsなどのIII-V族化合物半導体、層状物質、高温超伝導体表面の構造、電子状態、原子・分子過程に関して、走査トンネル顕微鏡、走査トンネル分光法により原子的スケールでの研究を行った。また、走査トンネル顕微鏡法で得られるデータの信頼性、再現性の向上のために不可欠である原子的に先鋭である探針の形成及び評価に関する研究も行われた。
シリコンに関しては、ヘリウム温度付近における(001)表面上のSiダイマー構造の揺らぎ、位相欠陥のダイナミックスについて、また、種々の面方位の清浄及び水素処理表面における金属原子吸着相の形成過程、構造、電子状態、シングルドメイン形成法、シリサイドとの界面における形成条件による構造変化等に関して研究した。
III-V族化合物半導体に関しては、表面構造が不明であったInP(001)-4×2構造について、第1層がP-1nのヘテロダイマーよりなることを見出した。また、この表面におけるイオウ原子の吸着に伴う構造変化に関しても詳細な研究を行った。
層状物質および高温超伝導体に関しては、遷移金属カルコゲナイトのモット転移点近傍における電子状態の変化について詳細にしらべ、転移温度以上でも探針走査により局所的な相転移の起こることを見出し、また、Bi2Sr2CaCu2O8+xのBiO面直下のCuO2面の直接観察に成功した。
さらに、金属酸化物であるTiO2(110)表面上において、酸素ガス共存下における表面反応、高温での酢酸イオンの分解反応などの化学反応の実時間観察を行った。
このほかに、先端が単原子からなるWの[111]方位の探針を、高電圧を印加したまま加熱処理することにより形成する方法に関しても研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] H.Sakama: "Scanning Tunneling Microscopy on Ga/Si(100)" Physical Review. B54. 8756-8760 (1996)
• [文献書誌] H.Onishi: "Dynamic Visualization of a Metal-Oxide Surface/Gas Phase Reaction:Time-Resolved Observation by Scanning Tunneling Micriscopy at 800K." Physical Review Letters. 76-5. 791-794 (1996)
• [文献書誌] M.Hoshino: "STM and SEM studies on the character of triangular Si(III)-7×7 domains formed in quenched Si(III)surface." Surface Science. 365. 29-37 (1996)
• [文献書誌] K.Miyake: "Quenched Si(III)-DAS Structures studied by STM." Surface Science. 357/358. 464-467 (1996)
• [文献書誌] M.Tomitori: "Reproducibility of Scanning tunneling spectroscopy of Si(III)7×7 using a build-up tip." Surface Science. 355. 21-30 (1996)
• [文献書誌] O.Shiino: "Mott Localization in 1T-TaS×Se_<2-x> Investigated by Cryogenic STM/STS at 77K." Czech.J.Phys.46. 2621-2622 (1996)
• [文献書誌] M.Shimomura: "The structure of the InP(001)-(4×2)surface studied by scanning tunneling microscopy." Surface Science Letters. 359. L451-L455 (1996)
• [文献書誌] M.Yoshimura: "Growth and annihilation of nickel silicide studied by scanning tunneling microscopy." Surface Science. 357/358. 917-920 (1996)
• [文献書誌] K.Oura: "Atomic-hydrogen-induced Ag cluster formation on Si(III)-R3×R3-Ag surface observed by scanning tunneling Microscopy." J.Vac.Sci. & Technol.14-2. 988-991 (1996)