原子移動と探針評価

1996 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: 朝日 一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (90192947) ; 森川 浩志 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (90024314) ; 八百 隆文 東北大学, 金属材料研究所, 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, 工学研究科, 教授 (30029160)
• キーワード: イメイジングプレイト(IP) / 走査型アトムプローブ(SAP) / 電界放射電子のエネルギー分布 / 混晶半導体ナノ構造 / フタロシアニン / Si(001)表面ステップ / (N11)GaAS / 走査型トンネル顕微鏡 / 分光(STM / STS)

研究概要

(1)イメイジングプレイト(IP)による研究方を確立し、ガス原子から金属表面原子へのトンネル確率を定量的に調べられることを示した。
(2)走査型アトムプローブ(SAP)の開発も順調に進み、微細引出電極は金属薄膜とシリコンウエハ-より作製することに成功した。
(3)イメイジングプレイト(IP)を装備したFIMを用いて、規則合金のFIM原子像の強度を定量的に観察し、2種の原子が結像していることを確認した。
(4)Nb<111>金属針からの電界放射電子のエネルギー分布を、室温、80K及び40Kで測定し、(1)機械研磨によって、Nb<111>単結晶針の結晶方位が<110>に変化する事。(2)電界放射に伴い励起した電子数は、80Kでは室温の場合の45倍あり、ホール電流の2乗に比例する事。(3)清浄なNbの<100>方向のスペクトルには-500meVに表面準位のハンプが観察され、これが残留ガス吸着により消失する事等を見いだした。
(5)Si(001)表面ステップを調べ、ダイマー列がステップ端に平行なAタイプと垂直なBタイプに分類した。表面テラスではダイマー列方向への吸着原子の表面移動とダイマー列端への選択的な吸着による異方的な表面形状が形成されるが、そのプロセスで重要な役割を演じるB型ステップ(S_B、D_B)について走査型トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)を用いてこれを解明した。
(6)各種フタロシアニンのFEM像の挙動の全容を把握し、四葉型像、双葉型像は吸着状態のほぼ同じものを見ているのであり、また電界放射電子の電流・電圧特性から吸着分子の電子状態が像の形の決定要因である可能性が高い事を見いだした。
(6)(N11)GaAs基板上に(InP)n(GaP)m短周期超格子を成長することにより自己形成される量子ドット構造に対してSTM/STS測定が混晶半導体ナノ構造におけるバンドギャップの分布のようすをナノメータレベルで観察、測定する手法として適していることを明らかとした。

研究成果

• [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-" J.Vac.Sci.Technol.B. 14. 2110-2113 (1996)
• [文献書誌] K.Nishikawa T.Nishiuchi M.Yamamoto and O.Nishikawa: "Observation of Both Ni and Mo Atom-Images by FIM with Imaging Plates" Applied Surface Sci.94. 295-299 (1996)
• [文献書誌] H.Ogawa,N.Arai,K.Nagaoka.S,Uchiyama,T.Tamashita,H.Itou and C.Oshima: "Energy Spectra of Field Emission Electrons from a W <310> Tip" Surface Science. 357/358. 371-375 (1996)
• [文献書誌] T.Komura,M.Yoshimura and T.Yao: "Atomic Structure of the Steps on Si (001) Studied by Scanning Tunneling Microscopy" J.Vac.Sci.Tehnol.B. 14. 906-908 (1996)
• [文献書誌] H.Morikawa and K.Okamoto: "Eield Emission Microscope Observation of H_2 -and Metal-Phthalocyanines" Jpn.J.Appl.Phys.35. 4486-4491 (1996)
• [文献書誌] J-H.Noh,H.Asahi,S-J.Kim,M.Takemoto and S.Gonda: "Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy Study of Self-Organized Quantum Dot Structures Formed in GaP/InP Short Period Superlattices" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3743-3748 (1996)