化学反応を用いたアトムアトムリソグラフィー

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08834002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 虔一 東京大学, 物性研究所, 教授 (00016718)
• 研究分担者: 大川 祐司 東京大学, 理化学研究所, 研究員 (40242169)
• キーワード: Cu(100)表面 / スーパーグリッド / ナノサイズエピタクシー / 自己秩序配列 / 量子ドッド、量子細線

研究概要

これまでは金属表面が気体分子に触れた際に起きる現象は全て吸着現象として理解しようとしてきた。これに対し、我々は表面の変化のプロセスを見ることにより、2つの異なる現象が起きることを明かにした。一つは従来の「吸着」でありもう一つは表面の金属原子の「化学反応」であり、金属原子が反応し生成する「疑似化合物が配列する」と言う概念を提出した。この新しい概念を基にし表面にナノサイズの加工や物質設計を行なうのが本研究の目的である。この概念によって、Ag(110)表面で(-Ag-O-)+Cu→(-Cu-O-)+Ag反応を行ない一次元疑似化合物である(-Cu-O-)を密に配列させたAg(110)表面の創成に成功した。この表面は物質としても新しい系であり、加熱により完全に同じサイズの(Cu)_6クラスターが[110]方位に並ぶことを見つけ、更に(Cu)_6+O_2【double arrow】(-Cu-O-)の可逆反応が起きることを見つけた。また「吸着」についても過去30年以上に亘る議論が続いていた謎の多かった「酸素が吸着したCu(100)表面の構造」は酸素原子はナノサイズのc(2x2)-O構造を作って表面に無秩序的に分散する現象であることを明かにした。一方、N原子もCu(100)に吸着させるとナノサイズのc(2x2)-N構造を作るが、規則的に並びスパーグリッドを形成する。これらの成果をもとに、吸着によって制御した表面に別の金属を蒸着する実験を展開した。

研究成果

• [文献書誌] M.Ikai: "Spatial Distribution of N_2 and NO Desorbing from a Rh(533) Surface." J.Chem.Phys.106. 311-320 (1997)
• [文献書誌] N.M.H.Janssen: "The interaction of NO with stepped Rh surfaces." Surf.Sci.382. 201-213 (1997)
• [文献書誌] A.Sasahara: "Catalytic activity of Pt-deposited Rh(110) bimetallic surface for NO+H_2 reaction" J.Phys.Chem.B. 101. 1186-1189 (1997)
• [文献書誌] Hong He: "Hydrogenation of carbidic carbon on Ni(100) surface." Surf.Sci.376. 310-318 (1997)
• [文献書誌] Da-ling Lu: "Crystal habit of Ir,Rh,Co,and Fe particles formed in solution." J.Crystal Growth. 181. 395-402 (1997)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Atomic scale chemical fabrication of metal surfaces." Surf.Sci.386-3. 56-66 (1997)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Atomic-scale fabricaation of novel surfaces using chemical reactions." Surf.Sci.377-379. 744-753 (1997)
• [文献書誌] Y.Matsumoto: "Growth of nano-size Ni thin films on a modified c(2×2)-N Cu(100) surface." J.J.SAppl.Phys.37. 154-157 (1998)