微視的トンネル理論

1994 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: 島 信幸 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (90167445) ; 馬越 健次 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (10116098) ; 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 / トンネル物性 / 走査トンネル分光 / 強電界・強電流下非平衡系 / 原子移動 / 量子相関 / 近接電磁場 / クーロンブロッケード

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、シリコン表面上に吸着した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て、第一原理からの計算の有用性を確かめた。また、シリコン表面上のフタロシアニン、グラファイト上の液晶分子など有機分子の電子状態計算も開始した。
吉森(岡山理大)は、遷移金属表面上の一酸化炭素吸着分子による、金属表面電子状態のいわゆるフリーデル振動が、走査トンネル分光で観測できる可能性を示した。
塚田(東大理)は、強電界、強電流下の非平衡系に適用できる、第一原理からの電子状態理論を開発した。走査トンネル顕微鏡の探針によって、固体表面上の原子を望みの位置から引き抜いたり、移動させたり、供給したりすることを念頭において、この理論を探針・金属表面系に適用した。具体的には、探針・表面の両電極としてジェリウム金属をとり、その中間に置いた金属原子に働く力と電荷分布を計算した。
北原(東工大理)は、トンネル電子源が近接して量子相関をもつとき、化学ポテンシャルの差によって電子流が流れるという熱力学的取り扱いの有効性について議論した。また、開孔系の近接磁場の理論を、誘電率の異なる物質、さらに、金属板を含む系に拡張することを試みた。
馬越(阪大基礎工)は、トンネル電流と微分コンダクタンスについて、摂動によらない一般的表式を得た。この表式を簡単な系に適用し、実験条件によっては、表面状態が走査トンネル分光の観測にかからない場合があることを示した。
島(姫路工大)は、探針・表面間のトンネル電流、および、クーロンブロッケード現象を理解するために、電流が流れている非平衡定常過程を量子論的立場から記述した。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of C_<60> Molecule on Si(001)2x1 and Si(111)7x7 Surfaces" J.Vac.Sci.Technol.B12. 1932-1935 (1994)
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of Fullerenes on Silicon Surfaces" Jpn.J.Appl.Phys.33. 3667-3672 (1994)
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of Fullerenes Adsorbed on Si(111)7x7 Surface" J.Phys.Soc.Jpn.in press.
• [文献書誌] T.Yamaguchi: "Electronic States of C_<60> and C_<70> Molecules on Si(111)7x7 surface" Proc.7th Intern.Symp.on Small Particles and Inorganic Clusters. in press.
• [文献書誌] T.Uchiyama: "Atomic and Electronic Structure of Si(001) Surface Induced by Hydrogen-Adsorption" Surf.Sci.Lett.295. L1037-L1042 (1994)
• [文献書誌] K.Kobayashi: "Etectronic Structure of Monolayer Graphite on TiC(111) Surface" Phys.Rev.B49. 7660-7669 (1994)
• [文献書誌] R.Tamura: "Disclination of Monolayer Graphite and their Electronic States" Phys.Rev.B49. 7697-7708 (1994)
• [文献書誌] K.Hirose: "First-Principle Calculation of Electronic Structures and Electric Currents for Metal-Vacuum-Metal Junctions under・・・" Phys.Rev.Lett.73. 150-153 (1994)
• [文献書誌] T.Uchiyama: "Theory of STM Image and STS Spectrum of Hydrogen-Adsorbed Si(100) Surface" J.Vac.Sci.Technol.B12. 2205-2208 (1994)
• [文献書誌] K.Hirose: "Microscopic Theory of Scanning Tunneling Microscope for Finite Electric Field and Current" J.Vac.Sci.Technol.B12. 2164-2166 (1994)
• [文献書誌] M.Tsukada: "Theory of Electron Tunneling in Scanning Tunneling Microscopy and Field Ion Microscopy" Appl.Surf.Sci.76/77. 312-321 (1994)
• [文献書誌] M.Tsukada: "Theory of Scanning Tunneling Microscope as a Probe for Local Electronic States of Surfaces" Proc.of ICSOS-IX. (in press).
• [文献書誌] K.Kitahara: "General Formula for the Deformation of a Plate due to Surface Stress" Jpn.J.Appl.Phys.33. 3673-3674 (1994)
• [文献書誌] J.Gorecki: "Molecular Dynamics Simulations of Nonequilibrium Spatial Correlations in Reaction Diffusion Systems" Physica A. (in press).
• [文献書誌] K.Seki: "Relative Diffusion in Turbulent Media" Physica A. 209. 369-384 (1994)
• [文献書誌] K.Makoshi: "Theory of Scanning Tunneling Microscopy and Scanning Tunneling Spectroscopy based on Resonant Tunneling Model" Jpn.J.Appl.Phys.33. 3657-3661 (1994)
• [文献書誌] "Electronic Structure of Superhoneycomb Systems:A Peculiar Realization of Semimetal/Semiconductor Classes and Ferromag・・・" Phys.Rev.Lett.71. 4389-4392 (1994)
• [文献書誌] 垣谷公徳: "Cu(100)再構成表面Li非整合鎖の短距離秩序" 固体物理. 30. 46-50 (1995)