原子間力顕微鏡の単原子観察機構に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450018
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 菅原 康弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40206404)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 原子間力 / 清浄表面 / 単原子観察 / 半導体探針 / 引力 / 化学結合 / 物理結合

研究概要

探針を修飾することにより探針先端部の電子状態を制御し、力学的相互作用がどのように変化するかを検討する。また、試料を半導体表面から金属表面に変えることによって、力学的相互作用がどのように変化するかを検討した。
1)修飾探針・半導体表面間の力学的相互作用に関する実験的検討
探針を修飾することにより、探針先端部の電子状態を制御することができる。このような修飾した探針を用いて、探針・半導体表面間の力学的相互作用がどのように変化するかを検討した。なお、修飾した探針としては、水素終端した探針や各種金属で修飾した探針を用いた。前者は、結合手を持たない場合であり、非常に安定で不活性な探針となる。後者については、試料表面に吸着した金属と同種の金属で修飾した場合と、異種の金属で修飾した場合とで、どのように力学的相互作用が変化するかを検討した。
2)探針・金属表面間の力学的相互作用に関する実験的検討
試料表面として金属表面を取り上げ、探針・試料間距離を変えながら画像を取得した。半導体表面と同じように、画像のコントラストと表面の結晶構造や電子状態とを比較することにより、どのような相互作用が画像化されているかを検討した。なお、金属表面としては、フェルミ準位付近に4s電子軌道のあるAg(111)表面と4d電子軌道のあるPd(110)表面を取り上げる。4s電子軌道と4d電子軌道に対する力学的相互作用の違いを検討した。

研究成果

• [文献書誌] K.Yokoyama et.al.: "Optical beam deflection noncontact atomic force microscope with three -dimensional beam adjustment mechanism"Rev.Sci.Instrum.. 71・1. 128-132 (2000)
• [文献書誌] K.Yokoyama et.al.: "Atomic Resolution Imaging on Si (100) 2x1 and Si (100) 2x1 : H Surfaces with Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・2A. L113-L115 (2000)
• [文献書誌] T.Uchihashi et.al.: "Identification of B -Form DNA in an Ultrahigh Vacuum by Noncontact -Mode Atomic Force Microscopy"Langmuir. 16・3. 1349-1353 (2000)
• [文献書誌] S.Morita et.al.: "Defects and their charge imaging on semiconductor surfaces by noncontact atomic force microscopy and spectroscopy"Journal of Crystal Growth. Vol.210. 408-415 (2000)
• [文献書誌] S.Morita et.al.: "Correlation of frequency shift discontinuity to atomic positions on a Si (111) 7x7 surface by noncontact atomic force microscopy"Nanotechnology. Vol.11. 120-123 (2000)
• [文献書誌] Y.Sugawara et.al.: "Noncontact AFM imaging on Al -adsorbed Si (111) surface with an empty orbital"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 239-243 (2000)
• [文献書誌] T.Uchihashi et.al.: "High-resolution imaging of organic monolayers using noncontact AFM"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 244-250 (2000)
• [文献書誌] N.Suehira et.al.: "Development of low temperature ultrahigh vacuum noncontact atomic force microscope with PZT cantilever"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 343-348 (2000)
• [文献書誌] R.Nishi et.al.: "Phase change detection of attractive force gradient by using a quartz resonator in noncontact atomic force microscopy"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 332-336 (2000)
• [文献書誌] M.Ashino et.al.: "Atomic-scale structure on a non -stoichiometric TiO_2 (110) surface studied by noncontact AFM"Appl.Surf.Sci.. 157・4. 212-217 (2000)
• [文献書誌] M.Ashino et.al.: "Structures of an Oxygen-Deficient TiO_2 (110) Surface Studied by Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・6B. 3765-3768 (2000)
• [文献書誌] T.Uchihashi et.al.: "Carbon-Nanotube Tip for Highly-Reproducible Imaging of Deoxyribonucleic Acid Helical Turns by Noncontact Atomic Force Microscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・8B. L887-L889 (2000)
• [文献書誌] M.Ashino et.al.: "STM and atomic-resolution noncontact AFM of an oxygen-deficient TiO_2 (110) surface"Phys.Rev.B. 61・20. 13955-13959 (2000)
• [文献書誌] Y.Sugawara et.al.: "Noncontact AFM imaging on a Si (111) 2x1-Sb surface with occupied lone-pair orbitals"Appl.Phys.A. Vol.71(In press). (2000)
• [文献書誌] R.Nishi et.al.: "A noncontact atomic fore microscope in air using a quartz resonator and the FM detection method"Appl.Phys.A. Vol.71(In press). (2000)
• [文献書誌] S.Morita and Y.Sugawara: "Microscopic Contact Charging and Dissipation"Thin Solid Films. (In press). (2001)
• [文献書誌] 森田清三,菅原康弘: "ナノ力学に基づいた原子分子技術"生産と技術. 52・2. 9-14 (2000)
• [文献書誌] 森田清三,菅原康弘: "原子間力顕微鏡による帯電素過程の研究"静電気学会誌. 24・1. 8-14 (2000)
• [文献書誌] 森田清三,菅原康弘: "非接触原子間力顕微鏡と原子分子のナノ力学"学術月報. 53・12. 1319-1324 (2000)
• [文献書誌] 森田清三編著 他: "走査型プローブ顕微鏡-基礎と未来予測-"丸善株式会社. 181 (2000)