| 研究課題/領域番号 |
14J05691
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
岩田 孝太 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / 電荷密度波 / 一次元金属 / 走査プローブ顕微鏡 / 有機分子 |
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| 研究実績の概要 |
前年度は、試料の作成には成功したが目的の再構成表面以外の表面も混在した状態であった。そのため、まずは、測定の効率化のために試料作製の条件の最適化を行った。この目的のため、低速電子回折（LEED）を使用することにした。LEEDでの測定では、表面全体の構造を測定でき、走査プローブ顕微鏡（SPM）での測定ほど時間がかからないため、試料評価の時間を短縮しつつ作成条件の最適化を行うことができた。試料の作成条件の最適化が完了したので、低温での原子間力顕微鏡（AFM）測定に移行した。液体窒素温度においてAFMによる測定を行ったところ、In原子鎖の周期性が変調され、ダイマーのような構造が観察された。これは相転移によって原子位置が変位したことを示唆している。また、AFM測定中に局所的に引力が働く領域が観察されることがあった。同じ位置での走査型トンネル顕微鏡（STM）観察においては、清浄なIn/Si(111)表面であった。このような現象は室温での測定時には観察されていない。これは、表面下に存在するドーパントによる影響を検出したものと考えられる。In/Si(111)-(4×1)表面は金属‐絶縁体転移が起き、室温では金属的な表面に遮蔽されドーパントは検出されないが、低温では絶縁体表面であるため、それが検出できたという本研究の系だからこそ観察できた結果である。
また、In/Si(111)-(4×1)表面への不純物吸着の影響を調べるための予備実験も前年度から引き続き行った。In/Si(111)-(4×1)表面は金属的であるため、それに合わせて、今回は金属表面を使用して有機分子の吸着構造の測定を行っており、化学構造の観察に成功している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、低温AFMによる格子の原子分解能観察と低温ケルビンプローブ力顕微鏡（KPFM）による電荷分布に起因した接触電位差の原子分解能観察を行う予定であった。
まず、測定の効率化のために試料作製の条件の最適化を行った。LEEDを使用することにより、試料評価の時間を短縮しつつ作成条件の最適化を行うことができた。
試料の作成条件の最適化が完了したので、低温での測定に移行した。液体窒素温度において原子間力顕微鏡（AFM）による測定を行ったところ、In原子鎖の周期性が変調され、ダイマーのような構造が観察されるという、原子位置の変位を示唆する結果が得られている。また、AFM測定中に、走査型トンネル顕微鏡（STM）では現れない局所的に引力が働く領域が観察されることがあった。表面下に存在するドーパントによる影響を検出したものと考えられ、このような現象は室温での測定時には観察されておらず、予期せぬ結果を得ることができた。また、AFM測定時には、次年度の研究予定であるエネルギー散逸に関する結果も取得しつつある。
また、In/Si(111)-(4×1)表面への不純物吸着の影響を調べるための予備実験も前年度から引き続き行った。In/Si(111)-(4×1)表面は金属的であるため、今年度は金属表面を使用し、有機分子の吸着構造の測定を行った。
以上のように、高い精度で試料の作成ができるようになり、低温AFMでは相転移後に特有な結果を得ることができている。また、その過程で予期せぬ結果を得ることもできた。そのため、（2）おおむね順調に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度で得られた結果の再現性を確認していく。表面下のドーパントとみられる構造に対しては、KPFMを用いることによって、その極性などの評価を精密に行う。また、次年度に研究予定のエネルギー散逸に関するデータはAFM測定と同時に得られるものであるため、既にデータが取得されつつある。今後は恣意的に吸着させた不純物や原子欠陥などの影響を調べていく。
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