超高真空中走査型マイクロ4端子プローブによる局所表面電気伝導の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305004
• 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・理学研究科, 助教授 (00228446)
• 研究分担者: 松田 巌 東京大学, 大学院・理学研究科, 助手
• キーワード: 4端子プローブ / 4探針 / 超高真空 / 光学顕微鏡 / 表面電気伝導 / シリコン / 表面超構造 / RHEED

研究概要

(1)「マイクロ4端子プローブ測定装置」を設計・製作し、完成させた。この装置では、超高真空中で試料温度を室温から10Kまでの範囲で変化させて電気伝導度を測定できる。また、デンマーク工科大学で製作されたマイクロ4端子プローブ(プローブ間隔が4〜40μm)を光学顕微鏡で観察しながら、ピエゾスライドで試料表面に向けて接近・接触させて、ミクロな領域の電気伝導を測定する。また、RHEED(反射高速電子回折)によって試料表面の表面超構造をその場で確認・制御できる。装置の初期性能を確認し、室温での測定を開始した。
(2)上記装置を用いて、シリコン(lll)清浄表面と微斜面(lll)清浄表面の電気抵抗を室温で測定した結果、ステップに沿う方向とそれに直角方向で電気抵抗の値に違いが見られることを見出した。これは、ステップによるキャリアの散乱と関係していると思われるが、来年度、さらに系統的な測定を行ってそのメカニズムを解明する。
(3)同様に、微斜面シリコン(lll)表面上にインジウムを1原子層吸着させて形成される4×1-In構造の電気抵抗を室温および80Kで測定した。その結果、室温では異方性が見られないこと、80Kでは著しい異方性が現れることを見出した。また、80Kにおいて、清浄表面に比較して2桁程度抵抗が低いので、表面超構造に依存した表面電気伝導度を高感度で測定していることを確認した。来年度さらに系統的な実験を行って、そのメカニズムを解明する。

研究成果

• [文献書誌] F.Shi, I.Shiraki, T.Nagao, S.Hasegawa: "Electromigration and phase transformation of Ag on a Cu-precovered Si(111) surface"Surface Science. 493. 331-337 (2001)
• [文献書誌] T.Nagao, T.Hildebrandt, M.Henzler, S.Hasegawa: "Sheet plasma in a two-dimensional electron liquid in a surface-state band"Physical Review Letters. 86. 5747-5750 (2001)
• [文献書誌] S.V.Ryjkov, T.Nagao, V.G.Lifshits, S.Hasegawa: "Phase transition and stability of Si(111)-8x'2'-In surface phase at low temperature"Surface Science. 488. 15-22 (2001)
• [文献書誌] 長谷川修司, 白木一郎, 田邊輔仁, Francois Grey: "半導体表面での電子輸送…点接触トランジスタから多探針STM…"応用物理. 70. 1165-1171 (2001)
• [文献書誌] T.Sekiguchi, F.Shimokoshi, T.Nagao, S.Hasegawa: "A series of Ca-induced reconstructions on Si(111) surface"Surface Science. 493. 148-156 (2001)