表面構造及びそのドメイン構造と表面電気伝導の制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455018
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長谷川 修司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (00228446)
• 研究分担者: 井野 正三 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (70005867) ; 長尾 忠昭 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40267456)
• キーワード: シリコン / 表面超構造 / 表面電気伝導 / 走査トンネル顕微鏡 / 蒸着 / 金属-半導体界面 / 2次元ガス相 / ドメイン

研究概要

1.室温に保ったSi(111)-√3×√3-Ag表面上にさらにAg原子を蒸着すると、2次元ガス相を形成して表面電気伝導度を著しく高めることを昨年度見いだした。今年度は、その機構を解明することができた。つまり、2次元ガス相のAg原子が電子を基板表面に供出し、√3×√3-Ag表面超構造の表面電子準位バンドにその電子が入り、その結果、その表面電子準位バンドを介して伝導度が向上するのである。表面空間電荷層でのキャリア密度は、逆に減少していた。このように、表面上の吸着原子によって表面電子状態にキャリアがド-ピングされ、電気伝導度が向上するという現象の発見は世界的にも始めてである。
2.Si(111)-√3×√3-Ag表面にAuを蒸着した時に形成される√21×√21表面は非常に高い表面電気伝導度を示すが、STM観察、光電子分光の結果と考え会わせ、構造と電気伝導特性を考察した。その結果、新しく分散の大きい表面電子準位バンドが形成され、その中のキャリアによって伝導度が増大していることがわかった。表面電子準位バンドによる電気伝導の存在を確認したのでは、世界的にも始めてである。

研究成果

• [文献書誌] C.-S.Jiang,S.Hasegawa,S.Ino: "Surface conductivity for Au or Ag on Si(111)" Physical Review. B54. 10389-10392 (1996)
• [文献書誌] Y.Nakajima,G.Uchida,T.Nagao,S.Hasegawa: "Two-dimensional adatom gas on the Si(111)-(√3×√3)-Ag surface detected through changes in electrical conduction" Physical Review. B54. 14134-14138 (1996)
• [文献書誌] X.Tong,S.Hasegawa,S.Ino: "Structures and electrical conductance of the Si(111)-(√3×√3)-Ag Surface with additional Ag adsorption at low temperatures" Physical Review. B55. 1310-1313 (1997)
• [文献書誌] C.-S.Jiang,S.Hasegawa,S.Ino: "Electrical conduction through the surface-state band of the Si(111)-(√21×√21)-(Ag+Au) structure" Surface Science. 376(印刷中). (1997)
• [文献書誌] Y.NakaJima,C.Voges,T.Nagao,S.Hasegawa: "Criticecl scattering at the order-disorder phase transition of √3×√3R30°-Au on Si(111):A phase transition with particle exchange" Physical Review. B55 No.7(印刷中). (1997)