原子移動と探針評価

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05245107
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 西川 治 金沢工業大学, 工学部, 教授 (10108235)
• 研究分担者: 森川 浩志 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (90024314) ; 八百 隆文 広島大学, 工学部, 教授 (60230182) ; 大島 忠平 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10212333) ; 山本 雅彦 大阪大学, 工学部, 教授 (30029160)
• キーワード: 電界イオン顕微鏡(FIM) / 電界放射顕微鏡(FEM) / 走査型トンネル顕微鏡(STM) / 原子移動 / イメイジングプレイド(IP) / アトムプローブ(A-P) / 原子間力顕微鏡(AFM) / 走査型アトムプローブ(SAP)

研究概要

A02班の研究目的は、電界放射顕微鏡(FEM)、電界イオン顕微鏡(FIM)、アトムプローブ(A-P)を用いて、探針先端の原子の配列・電子状態を解明すると共に、走査型トンネル顕微鏡(STM)による表面原子の移動のメカニズムを明らかにする事にあり、以下の研究を進めた。
(1)西川 治(金沢工大)は、イメイジングプレイト(IP)のダイナミックレンジは写真フィルムより格段と幅広いので、FIM像により個々の表面原子直上でのトンネル確率を求め、その値をコンピューターによるトンネル確率と比較検討している。猶、IPを導入できるFIMは、A02班の山本とA03班の富取にも利用されている。走査型アトムプローブ(SAP)の開発研究も進み、STMの機能を組み込んだ予備実験では、期待以上の成果が得られた。そこで、試作器と、質量分析器としてのリフレクトロンが製作され、その作動条件の最適化も進めている。
(2)山本 雅彦(阪大)は、IPを導入できるFIMを用いて、Ni_4Mo規則合金のFIM像の明暗度を定量的に観察し、(1)各結晶面について、個々の原子像に対応する原子種とその明暗度の差異からNiとMoの両原子の観察に成功した。また、個々のNiとMo原子の電界蒸発挙動を明らかにし、原子の電界蒸発挙動は、原子間結合の強さの違いにより説明する事が出来た。
(3)大島 忠平(早大)は、電界放射電子のエネルギーを1meVの高分解能で分析する電子分光装置を開発しているが、W〈111〉、〈310〉およびNb〈111〉の単結晶からスペクトルを得た。本年度はターボポンプにより10^<-10>Paを達成すると共に、低雑音安定電源および測定用のソフトを開発し、W〈111〉面からの放射電子のエネルギー分布を1meV以上の精度で精密測定する事を開始した。
(4)八百 隆文(広大)は、Niシリサイドは局在したd電子状態を持ち、探針との相互作用により特異なトンネル電流特性を示す可能性がある点に注目し、Si(111)-7×7表面上に吸着したNiによるシリサイドの形成過程を詳細に調べ、Ni原子に起因する種々の表面局所構造を解析した。
(5)森川 浩志(名工大)は、フタロシアニンのFEM観察を進め、異なる中心原子の分子が異なる挙動を示す事を明らかにした。また、分子を通過した電界放射電子のI-V特性を測定し、F-Nプロットと観察された分子像の形状との相関を明らかに出来る段階に至っている。

研究成果

• [文献書誌] M. Ashino, M. Tomitori and O. Nishikawa: "Atom Probe and Field Emission Electron Spectroscopy Studies of Semiconductor Films on Metals" Appl. Surf. Sci.87/88. 12-17 (1995)
• [文献書誌] O. Nishikawa, M. Iwatsuki, S. Aoki and Y. Ishikawa: "Performance of the Trial Scanning Atom Probe -A New Approach to Evaluate the Micro Tip Apex-" to appear in J. Vac. Sci. Technol. B. 14. (1996)
• [文献書誌] M. Yamamoto, K. Nishikawa T. Nishiuchi: "Quantitative Analysis of Individual Atom Images in FIM of an Ordered Ni_4Mo Alloy" Appl. Surf. Sci.87/88. 291-297 (1995)
• [文献書誌] A. Nagashima, N. Tejima, Y. Gamou, T. Kawai, C. Oshima: "Electronic Structure of Monolayer Hexagonal Boron Nitride Physisorbed on Metal Surfaces" Phys. Rev. Lett.75. 3918-3920 (1995)
• [文献書誌] M. Yoshimura S. Shinaabe, T. Yao: "STM Study of the Interfacial Structure of Nickel Silicides" to appear in J. Vac. Sci. Technol.(1996)
• [文献書誌] H. Morikawa, K. Okamoto: "A Field Emission Microscope Observation of H_2-and Metal-Phthalocyanines" to appear in Jpn. J. Appl. Phys.(1996)