トンネル発光スペクトル分解フォトンマッピングによるナノメータ量子系の局所分光

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08454082
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 西谷 龍介 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (50167566)
• キーワード: STM / トンネル発光 / トンネル顕微鏡 / 局所物性 / 微粒子 / 表面プラズモン / ナノスケール / スペクトル空間マッピング

研究概要

本年度は、(1)真空中におけるトンネル発光の発光強度分布測定および発光スペクトルのナノメータ・スケールでの空間マッピング測定、(2)金属微粒子からの発光スペクトルの理諭解析、(3)固体-液体界面でのトンネル発光測定、(4)局所磁気特性測定のための装置製作を行った。
・トンネル発光の真空中測定
自作した真空中トンネル発光測定装置を用い、金微粒子薄膜に対して、発光スペクトルの空間マッピング測定を行った。これにより、ナノメータ・スケールでスペクトルに依存した発光強度分布像が得られた。
・トンネル発光スペクトルの理諭解析
従来のトンネル発光スペクトルの理論は、STM探針を金属球として近似し、また試料は平坦な膜として扱ってきていた。しかし実際の試料は通常微粒子であるにもかかわらず、その構造を理論で考慮されていなかった。我々は、試料も球形の構造をもつものとして発光スペクトルの計算を行った。その結果、発光スペクトルは、STM探針の曲率半径のみならず試料である金属微粒子の半径にも強く依存することを示した。
・液体中固体表面のトンネル発光測定
液体中の固体表面のナノメータ・スケールでの電子状熊の研究はほとんど進んでいない。これは、液体中では、真空中で用いられてきたSTSなどの方法が困難なためであった。我々はトンネル発光測定により液体中固体表面の局所電子状態を研究するために、液体中におけるトンネル発光の測定のための装置を製作し、実験を行った。その結果初めて、液体中のトンネル発光の観測および発光強度の空間分布測定に成功した。

研究成果

• [文献書誌] R.Nishitani: "A study of metal films using a spectrally resolved photon map obtained by spectrum mapping measurements of STM-induced light" Appl.Phys.A. 66(印刷中). (1998)
• [文献書誌] R.Nishitani: "An interpretation of the correlation between the intensity of scanning tunneling microscopy(STM)induced light emission and the topographic height for the metal films" Jpn.J.Appl.Phys.36. L1545-L1547 (1997)
• [文献書誌] R.Nishitani: "Measurements of spectral resolved photon intensity map for metal particles by STM" Surf.Rev.and Lett.4. 1009-1013 (1997)
• [文献書誌] T.Umeno: "Isochromat photon map induced by scanning tunneling microscopy from gold particles" Phys.Rev.54. 13499-13501 (1996)
• [文献書誌] R.Nishitani: "Measuements of photon intensity map for metal particles by scanning tunneling microscopy" Mater.Sci.and Engineering A. 217/218. 99-102 (1996)
• [文献書誌] 西谷龍介: "ナノスケールトンネル発光像の測定(DSP制御STMの拡張" 固体物理. 31. 475-481 (1996)
• [文献書誌] 西谷龍介: "STMを用いたスペクトル分解トンネル発光像測定によるナノスケール領域評価K" 応用電子物性分科会誌. 2. 155-160 (1996)