半導体の表面電子準位バンドの電気伝導特性

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650025
• 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: 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: 表面電気伝導 / 表面電子バンド / 表面超構造 / 半導体 / 2次元電子系 / 反射高速電子回折 / エピタキシー / 磁気抵抗

研究概要

昨年度製作した極低温用電気伝導測定兼用RHEED試料ホルダーを、超伝導マグネットが装備された超高真空RHEED装置内に取り付け、様々な測定を行い、以下のような成果を得た。
(1)Si(111)の表面電気伝導度の温度依存性の測定:Si(111)-7×7清浄表面とSi(111)-√<3>×√<3>-Ag、√<21>×√<21>-Ag表面の温度依存性を40K〜300Kの範囲で測定することに成功した。その結果、100K〜300Kの範囲では、√<21>×√<21>>√<3>×√<3>>7×7の順に伝導度が高いこと、また、√<21>×√<21>と√<3>×√<3>表面の伝導度は、温度下降とともに上昇するよという金属的な性質を示すこと、100K以下では、7×7表面が最も高い伝導度を示すことが分かった。これらの現象のメカニズムについて検討した。
(2)磁気抵抗効果の測定:Si(111)-7×7清浄表面とその上に蒸着したBi薄膜の磁気抵抗を6Tまでの磁場を印加しながら測定し、数%の電気抵抗の変化を検出することに成功した。そのメカニズムについて検討した。
(3)Si(111)-表面上に0.33原子層程度の錫原子を吸着させて√<3>×√<3>表面超構造を作り、それを100K程度に冷却すると、3×3超構造に相転移することを見い出した。これは、錫吸着Ge(111)表面での相転移と同じであり、電荷密度波転移であると推論した。

研究成果

• [文献書誌] N.Sato,S.Takeda,T.Nagao,S.Hasegawa: "Electron standing waves on the Si(111)-√<3>×√<3>-Ag surface"Physical Review B. 59. 2035-2039 (1999)
• [文献書誌] C.-S.Jiang,S.Hasegawa: "Photoconductivity of the Si(111)-7×7 and √<3>×√<3>-Ag surfaces"Sarface Science. 427/428. 239-244 (1999)
• [文献書誌] S.Hasegawa,X.Tong,S.Takeda,N.Sato,T.Nagao: "Structures and electronic transport on silicon surfaces"Progress in Surface Science. 60. 89-257 (1999)
• [文献書誌] X.Tong,K.Horikoshi,S.Hasegawa: "Structure and electrical conductance of Pb-covered Si(111) surfaces"Physical Review B. 60. 5653-5658 (1999)
• [文献書誌] D.A.Tsukanov,S.V.Ryzhkov,S.Hasegawa,V.G.Lifshits: "Surface conductivity of submonolayer Au/Si system"Physics of Low-Dimensional Structures. 7/8. 149-154 (1999)
• [文献書誌] N.Sato,T.Nagao,S.Hasegawa: "Two-dimensional adatom gas phase on the Si(111)-√<3>×√<3>-Ag surface directly observed by scanning tunneling microscopy"Physical Review B. 60. 16083-16087 (1999)
• [文献書誌] 日本結晶学会編,長谷川修司他 分担執筆: "結晶解析ハンドブック"共立出版(株). 673 (1999)