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超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)で固体表面を原子分解能で観察しながら、STM探針から電界放射させた電子を試料に照射し、新表面解析法を発展させた.STM探針に試料の仕事関数より高い負電圧を印加すると電子が探針から電界放射され、STM真空ギャップ中試料表面近傍で電子は正運動エネルギーをもつ進行波となる.この電子は試料面と探針先端で繰り返し反射され、特定の条件下で表面近傍の閉込ポテンシャル中で定在波となる.このとき微分コンダクタンス-印加電圧特性スペクトルはピークを示す.ピーク間隔を計測すると表面電界を推量できることが量子力学的考察からわかる.探針を熱電界印加(T-F)処理すると、スペクトルの再現性が向上し、探針曲率によってピーク間隔が変わることなどがわかった.T-F処理によって形状が揃ったW探針を調製し、Au(111)、Si(111)、(001)、Ge(001)でスペクトルを測定した.原子種に依存してピーク間隔が広がることを見いだし、表面近傍電界変化を推量した.Au表面で電界強度が高く、Ge、Siと続いた.また、電界放射電流0.05nAでもスペクトルのS/N比が劣化しない回路を構築し、Si(001)2x1:H表面を計測した.6V以上で吸着水素は脱離するが、第一ピークの出現電位変化から、水素吸着表面での電荷移動による表面電界変化を考察した.
さらに高負電圧を探針に印加し、後方散乱電子のエネルギーを解析した.非弾性の場合、表面・バルクのプラズモン損失、オージェ過程によるエネルギー損失が起きる.この測定法で試料の組成分析ができることを示した.探針-試料間隔を変え、また、放射角依存性を測定した.T-F処理により探針からの電界放射を安定化・狭域化し、また、探針-試料間の電界による電子軌道のずれを抑制するシールドを工夫し、サブμmでの表面解析が可能なことを示した.
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