微視的トンネル理論

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05245103
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 山口 豪 静岡大学, 工学部, 教授 (50013537)
• 研究分担者: 馬越 健次 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (10116098) ; 小林 功佳 東京大学, 理学部, 助手 (80221969) ; 北原 和夫 東京工業大学, 理学部, 教授 (20107692) ; 塚田 捷 東京大学, 理学部, 教授 (90011650) ; 吉森 昭夫 岡山理科大学, 工学部, 教授 (50013470)
• キーワード: 第一原理計算 / 多体効果 / 強電界・強電流表面系 / 原子移動現象 / 表面ストレス / クーロンブロッケード現象 / モアレ像 / 共鳴トンネル現象

研究概要

山口(静大工)は、第一原理に基づく非経験的計算により、Si(001)2×1、Si(111)7×7表面上に吸着したC^<60>、C^<70>などのフラーレン分子の電子状態を求め、フラーレンを構成する個々の原子のトンネル物性についての知見を得た。いくつかの系についての結果はSTM像をよく再現するので、第一原理からの計算の有用性が確かめられた。
吉森(岡山理大)は、トンネル物性における多体効果を取り上げ、とくに、非磁性金属表面での磁性不純物の近藤効果が走査トンネル分光STSで観測できるかについて考察した。
塚田(東大理)は、強電界・強電流表面系に適用できる局所密度汎関数法の開発を行い、STMによる原子素過程の機構について研究した。この方法により、STMの摂動論を越える取り扱いができることはもとより、表面-探針間の原子移動など、探針による表面の局所化学変化について研究することができる。さらに、電界電子放射や電気化学過程など、さまざまな問題に応用できると期待される。
北原(東工大理)は、表面上に原子が吸着して引き起こされた表面ストレスによる変形の公式を得て、いわゆるStoneyの公式を一般化した。
島(姫路工大)は、第一原理計算に基づいて、STM電流およびクーロンブロッケード現象を定性的かつ定量的に理解することを試みた。
小林(東大理)は、層状の遷移金属ダイカルコゲナイド表面のSTM像を理論的に調べるために、MoS_2、MoSe_2表面についてバンド計算やSTM像の計算を行い、さらに、MoS_2基板上に成長したMoSe_2表面で観測されているモアレ像について議論した。
馬越(阪大基礎工)は、電流の一般式を共鳴トンネル模型に適用し、トンネル電流と微分コンダクタンスを与える、摂動によらない一般的表式を導いた。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of Si(001)2×1-C_<60> Surface" Jpn.J.Appl.Phys.32. 2914-2919 (1993)
• [文献書誌] 村上健司: "六方晶系グラファイト表面原子構造のSTM観察" 表面科学. 14. 56-58 (1993)
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of C_<60> Molecule on Si(001)2×1 Surface" J.Phys.Soc.Jpn.62. 3651-3660 (1993)
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of C_<60> Molecules on Si(001)2×1 and Si(111)7×7 Surfaces" J.Vac.Sci.Technol.(in press).
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of Fullerenes on Silicon Surfaces" Jpn.J.Appl.Phys.(in press).
• [文献書誌] A.Yoshimori: "Charge and Spin Dynamics of Excited He Atom Beam on Metal Surfaces" Surf.Sci.283. 21-26 (1993)
• [文献書誌] K.Kakitani: "Theoretical Analyses of Thermal Desorption Spectra of Alkali Adsorbed Si(100) Surface" Proc.of JCSOS-IV. (in press).
• [文献書誌] T.Uchiyama: "Step-induced State of a Si(001) reconstructed Surface" Surf.Sci.282. 152-162 (1993)
• [文献書誌] T.Tsukada: "Mechanism of Transparent STM Images of Chemisorbed Molecules and Outermost Layers" Appl.Surf.Sci.67. 235-240 (1993)
• [文献書誌] M.Tsukada: "Novel Features of Surface Electronic Structure Revealed by the Theoretical Simulation of Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy" Surf.Sci.287/288. 1004-1012 (1993)
• [文献書誌] M.Tsukada: "Theory of Microscopic Mechanism and Related Exotic Phenomena of Scanning Tunneling Microscopy" Proc.4th Int.Symp.Foundation of Quantum Mechanics. 226-232 (1993)
• [文献書誌] S.Watanabe: "Theoretical Calculations of STM Images of the Si(111)(〕 SY.sqroot. 〔)3×(〕 SY.sqroot. 〔)3-Ag and -Sb Surfaces" Surf.Sci.287/288. 1036-1040 (1993)
• [文献書誌] S.Watanabe: "First Principles Study of the Effect of Tip Shape on Scanning Tunneling Microscopy Images" Jpn.J.Appl.Phys.32. 2911-2913 (1993)
• [文献書誌] T.Shimizu: "Theory of Scanning Tunneling Microscopy of Oxygen Adsorption on Ag(110) Surface" Solid State Commun.87. 193-197 (1993)
• [文献書誌] T.Shimizu: "Origin of the Different Formation Modes of the Oxygen Added Row Overlayer on Ag(110) and Cu(110) Surfaces" Surf.Sci.Lett.295. L1017-L1022 (1993)
• [文献書誌] T.Uchiyama: "Atomic and Electronic Structure of the Si(001) Surface Induced by Hydrogen-Adsorption" Surf.Sci.Lett.295. L1037-L1042 (1993)
• [文献書誌] 塚田捷: "走査トンネル顕微鏡の最近の発展" 日本物理学会誌. 48. 615-623 (1993)
• [文献書誌] 塚田捷: "吸着系における走査トンネル顕微鏡/分光の理論" 応用物理. 62. 1204-1211 (1993)
• [文献書誌] K.Kitahara: "General Formulation for the Deformation of a Plate due to Surface Stress" Jpn.J.Appl.Phys.(in press).
• [文献書誌] K.Kobayashi: "Theory of Tip-Surface Gap Dependence in Laser-Assisted Scanning Tunneling Microscopy" Surf.Sci.285. 181-187 (1993)
• [文献書誌] M.Rami: "Physical Conversion of H_2 Adsorbed on Cr_2O_3/Al_2O_3" Appl.Surf.Sci.68. 197-201 (1993)
• [文献書誌] K.Makoshi: "Dipolar and Contact Processes in H_2 o-p Conversion on Ionic Surfaces" J.Phys.:Condens.Matter. 5. 7325-7342 (1993)
• [文献書誌] A.Yoshimori: "Dynamic Processes on Solid Surfaces,Chapter 1:Theory of Atomic and Electronic Structure of Surfaces" Plenum Press, 27 (1993)
• [文献書誌] 吉森昭夫: "固体表面の再構成" 共立出版, 69 (1993)
• [文献書誌] K.Makoshi: "Anomalous Fermi Surface Effects in Positronium Formation at Metal Surfaces in “Positrons at Metal Surfaces"" Trans-Tech Publications,Aedermannsdorf, 17 (1993)